[发明专利]生长氮化镓结晶组合物的方法

权利要求书

1.一种生长氮化镓结晶组合物的方法，包括：

加热与形核中心连通的源材料，其中所述形核中心包括含有镓和氮的第一结晶组合物，该第一结晶组合物具有厚度w以及限定垂直于厚度w的晶面的尺寸x和y，其中该第一结晶组合物包括至少一个尺寸x或y为至少3mm的至少一个晶粒，所述至少一个晶粒不含二维缺陷且具有小于约10,000cm^-2的一维位错密度；以及

在所述第一结晶组合物上生长第二结晶组合物，其中所述第一结晶组合物和所述第二结晶组合物是相同或不同的第III族氮化物。

2.权利要求1的方法，其中所述第一结晶组合物包括至少一个尺寸x或y为至少5mm的至少一个晶粒，所述至少一个晶粒不含二维缺陷且具有小于约10,000cm^-2的一维位错密度。

3.权利要求1的方法，其中所述第一结晶组合物包括至少一个尺寸x或y为至少10mm的至少一个晶粒，所述至少一个晶粒不含二维缺陷且具有小于约10,000cm^-2的一维位错密度。

4.权利要求1的方法，其中所述第一结晶组合物包括至少一个尺寸x或y为至少15mm的至少一个晶粒，所述至少一个晶粒不含二维缺陷且具有小于约10,000cm^-2的一维位错密度。

5.权利要求1的方法，其中所述形核中心包括图案化衬底、该图案化衬底限定至少一个具有确定尺寸的切口。

6.权利要求5的方法，还包括从所述切口的边界横向生长所述第二结晶组合物。

7.权利要求1的方法，其中所述源材料设置在具有第一区域和第二区域的腔室中，所述第二区域与所述第一区域隔开；该方法还包括：

将所述形核中心置于第一区域；

将所述源材料置于第二区域；以及

将溶剂置于腔室，其中所述溶剂包括含氮流体和酸性矿化剂。

8.权利要求7的方法，还包括相对于所述第二区域将不同量的热能施加于所述第一区域。

9.权利要求7的方法，其中所述含氮流体基本上由氨组成。

10.权利要求7的方法，其中所述酸性矿化剂包括HX、NH₄X或GaX₃中至少一种，其中X为卤素。

11.权利要求7的方法，其中所述酸性矿化剂包括HX、NH₄X或GaX₃中两种或更多种的混合物，并且X包括至少一种卤素。

12.权利要求7的方法，其中所述酸性矿化剂包括镓、氮化镓或氨中一种或多种与HX、NH₄X或GaX₃中一种或多种的至少一种反应产物，其中X为卤素。

13.权利要求7的方法，其中所述酸性矿化剂包括至少一种前体，该前体在反应条件下分解形成镓、氮化镓或氨中一种或多种与HX、NH₄X或GaX₃中一种或多种的至少一种反应产物，其中X为卤素。

14.权利要求7的方法，还包括提供酸性矿化剂，该酸性矿化剂的量足以使腔室中卤化物相对于溶剂的浓度达到约0.5摩尔％至约90摩尔％。

15.权利要求7的方法，还包括提供掺杂剂源，其中所述掺杂剂源包括Be、C、O、Mg、Si、H、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Zr、Hf、稀土金属以及它们的组合中的至少一种。

16.权利要求7的方法，还包括设置吸气剂，其中该吸气剂可操作地对腔室中的水或氧中的至少一种起作用，以降低水或氧的反应可获性。

17.权利要求16的方法，其中所述吸气剂包括AlX₃、CrX₃、ZrX₄、HfX₄、VX₄、NbX₅、TaX₅或WX₆中的至少一种，其中X为卤素。