[发明专利]13族元素氮化物层、自立基板以及功能元件

说明书

本发明在包含选自氮化镓、氮化铝、氮化铟或它们的混晶中的13族元素氮化物结晶且具有上表面及底面的13族元素氮化物结晶层的基础上，提供一种能够降低位错密度、从整体上减少特性偏差的微结构。在利用阴极发光观察13族元素氮化物结晶层13的上表面13a时，具有线状的高亮度发光部5和与高亮度发光部5相邻的低亮度发光区域6。高亮度发光部5包括沿着13族元素氮化物结晶13的m面延伸的部分。

技术领域

本发明涉及13族元素氮化物层、自立基板以及功能元件。

背景技术

作为使用了单晶基板的发光二极管(LED)等发光元件，已知有在蓝宝石(α－氧化铝单晶)上形成了各种氮化镓(GaN)层的发光元件。例如，具有在蓝宝石基板上依次层叠n型GaN层、多量子阱层(MQW)及p型GaN层而形成的结构的发光元件已实现了量产化，其中，多量子阱层是将包含InGaN层的量子阱层和包含GaN层的势垒层交替层叠而得到的。

专利文献1中记载的氮化镓层为包含大量氮化镓单晶粒子的多晶氮化镓，且大量柱状氮化镓单晶粒子朝向横向排列。

专利文献2中记载的氮化镓层为包含大量氮化镓单晶粒子的多晶氮化镓，且大量柱状氮化镓单晶粒子朝向横向排列。另外，表面的平均倾斜角(法线方向上的结晶方位(结晶轴)相对于表面的斜度的平均值)为1～10°。

专利文献3中，相对于下表面而言在倾斜方向上形成有多个晶界，该晶界中，从底面至途中位置以高浓度包含夹杂物，从途中位置至上表面仅以低浓度包含夹杂物。另外，晶界在相对于c轴具有50～70°的角度的方向上倾斜地延伸。

专利文献5中记载有如下内容，即，通过使熔液中的Ga比率升高，可得到具有低位错密度的氮化镓结晶。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5770905号

专利文献2：日本特许第6154066号

专利文献3：日本特许第5897790号

专利文献4：WO2011/046203

专利文献5：WO2010/084682

发明内容

在专利文献1及2的氮化镓结晶的基础上制作发光元件的情况下，判明：虽然发光效率依赖于元件尺寸与粒径之间的平衡，但是，也有时因电流路径被切断而导致发光效率降低。其理由尚不明确，不过，有可能与单晶粒子间的方位的各向异性有关。

对于专利文献3及4的氮化镓结晶，口径越大，熔液在基板整面上的流动的控制越困难，有时在结晶的外周残留有空洞。

专利文献5中，通过高Ga比和助熔剂的流动控制而使得晶粒尺寸增大，从而能够降低位错密度，但是，容易在晶粒与晶粒之间含有空洞。

本发明的课题在于：在包含选自氮化镓、氮化铝、氮化铟或它们的混晶中的13族元素氮化物结晶且具有上表面及底面的13族元素氮化物结晶层的基础上，提供一种能够降低位错密度、从整体上减少特性偏差的微结构。

本发明是包含选自氮化镓、氮化铝、氮化铟或它们的混晶中的13族元素氮化物结晶且具有上表面及底面的13族元素氮化物结晶层，其特征在于，在利用阴极发光观察所述上表面时，具有线状的高亮度发光部和与所述高亮度发光部相邻的低亮度发光区域，

所述高亮度发光部包括沿着所述13族元素氮化物结晶的m面延伸的部分。

另外，本发明涉及自立基板，其特征在于，包含所述13族元素氮化物层。

另外，本发明涉及复合基板，其特征在于，具备：支撑基板、以及在所述支撑基板上所设置的所述13族元素氮化物层。