[发明专利]无机材料、制作其的方法和装置、及其使用

说明书

本发明涉及无机材料、制作其的方法和装置、及其使用；并且特别地但不排它地适合于制作陶瓷材料，诸如III-V半导体。

下面，参考制作III-V半导体（特别地但不排它地，氮化物），但是对于本领域技术人员将清楚的是，公开的方法和装置可以用于其它材料的产生，并且作为示例，例示了金刚石的制造。

背景技术

III-V半导体

III-V半导体是基于二元III-V化合物的材料，其中III族元素与V族元素相匹配。

虽然已知道GaAs达长的时间，但是当前的关注在于III-V氮化物化合物GaN、InN和AlN，以及Ga、Al和In的三元和四元氮化物。诸如AlN和GaN之间、或InN和GaN之间的二元合金（三元化合物）分别通常被称为AlGaN和InGaN。这些常规名称AlGaN和InGaN不是化学上正确的分子式并且下面使用术语（Al、Ga、In）N。

“（Al、Ga、In）N”意图被广泛地解释为意指Al、Ga和In的氮化物（AlN、GaN、InN）及其合金，并且包含合成物（Al_i、Ga_jIn_k）N（其中i+j+k=1）连同非化学计量合成物（其中i+j+k≠1）和掺杂合成物的材料。

GaN、AlN和InN合乎六边形（纤维锌矿）和立方体（闪锌矿）晶体结构两者。六边形形式在室温和压强下是稳定形式，但立方体形式可以通过在合适衬底上薄膜的外延生长来制作。六边形和立方体的GaN和AlN两者已知作为用于半导体器件的衬底。GaN、AlN和InN的纤维锌矿多形体形成具有从InN的0.78eV，通过GaN的3.42eV，到AlN的6.2eV变动的带隙的连续的合金系，因此潜在地允许在从红到紫外中变动的波长下有效的光学器件的制造。

III-V半导体或被掺杂III-V半导体已被提出用于许多应用或在用于许多应用的使用中，包括：

电子器件，例如且不限于：高电子迁移率晶体管（HEMT），也被称为异质结构FET（HFET）或调制掺杂FET（MODFET）；金属半导体场效应晶体管（MESFET）；双极（结型）晶体管（BJT）；异质结双极晶体管（HBT）；肖特基二极管；晶闸管；整流器；RF/微波发射器；高压功率电子装置；气体传感器；致动器；

光电子器件，例如且不限于：发光二极管（LED）；激光二极管（LD）；深紫外光源（http://en.wikipedia.org/wiki/Deep_ultraviolet）；光探测器；光学存储介质中的电介质；

压电器件，例如可以在超过400℃中操作的高温压电器件。

电声器件，例如但不限于：表面声波（SAW）器件（http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_acoustic_wave）；

MEMS器件，例如但不限于：薄膜体声共振器（FBAR或TFBAR）（                                               ）；

自旋电子器件（）

器件衬底和封装，特别是在高热传导率是重要的情况下。

可以在各种地方发现当前制造技术和应用的回顾，包括：Handbook of Nitride Semiconductors and Devices, ed. Hadis Morkoc，2008，Wiley-VCH，ISBN 978-23-527-40837-5; Substrates for GaN-Based Devices: Performance Comparisons and Market Assessment, Strategies Unlimited report SC-27, 2006，以及后续报告SC-29，2009。

在半导体应用中用作衬底的材料要求高纯度和低缺陷水平。缺陷可以合乎许多种类，并且在衬底上生长的材料的缺陷的共用源是晶格失配。