在C-方向错切小于+/-15度的m-平面基底上的半极性III-氮化物光电子装置制造方法及图纸

在GaN的错切上生成的光电子装置，其中所述错切包括在GaN的c‑方向且与GaN的m‑平面错切x度的(GaN的)半极性GaN晶体平面，其中‑15<x<‑1和1<x<15度。

【技术实现步骤摘要】
在C-方向错切小于+/-15度的m-平面基底上的半极性III-氮化物光电子装置本申请是分案申请，原申请的申请日为2011年3月4日、申请号为201180012048.9(PCT/US2011/027267)、专利技术名称为“在C-方向错切小于+/-15度的m-平面基底上的半极性III-氮化物光电子装置”。相关申请的交叉参考本申请在35U.S.C.第119(e)章的规定下要求享有由PoShanHsu、KathrynM.Kelchner、RobertM.Farrell、DanielHaeger、HiroakiOhta、AnuragTyagi、ShujiNakamura、StevenP.DenBaars和JamesS.Speck在2010年3月4日提交的共同未决且共同转让的美国临时专利申请序号61/310,638的权益，其名称为“在C-方向错切小于+/-15度的m-平面基底上的半极性III-氮化物光电子装置(SEMI-POLARIII-NITRIDEOPTOELECTRONICDEVICESONM-PLANESUBSTRATESWITHMISCUTSLESSTHAN+/-15DEGREESINTHEC-DIRECTION)”，代理人案号30794.366-US-P1(2010-543-1)；在此将该申请引入作为参考。本申请涉及下列共同未决且共同转让的美国专利申请：由DanielF.Feezell、MathewC.Schmidt、KwangChoongKim、RobertM.Farrell、DanielA.Cohen、JamesS.Speck、StevenP.DenBaars和ShujiNakamura在2008年2月12日提交的美国技术专利申请序号12/030,117，其名称为“Al(x)Ga(1-x)N-CLADDING-FREENONPOLARGAN-BASEDLASERDIODESANDLEDS”，代理人案号30794.222-US-U1(2007-424)，该申请在35U.S.C.第119(e)章的规定下要求享有由DanielF.Feezell、MathewC.Schmidt、KwangChoongKim、RobertM.Farrell、DanielA.Cohen、JamesS.Speck、StevenP.DenBaars和ShujiNakamura在2007年2月12日提交的美国临时专利序号60/889,510的权益，其名称为“Al(x)Ga(1-x)N-CLADDING-FREENONPOLARGAN-BASEDLASERDIODESANDLEDS”，代理人案号30794.222-US-P1(2007-424-1)；由ArpanChakraborty、You-DaLin、ShujiNakamura和StevenP.DenBaars在2010年6月7日提交的PCT国际专利申请序号US2010/37629，其名称为“ASYMMETRICALLYCLADDEDLASERDIODE”，代理人案号30794.314-US-WO(2009-614-2)，该申请在35U.S.C.第119(e)章的规定下要求享有由ArpanChakraborty、You-DaLin、ShujiNakamura和StevenP.DenBaars在2009年6月5日提交的美国临时申请序号61/184,668的权益，其名称为“ASYMMETRICALLYCLADDEDLASERDIODE”，代理人案号30794.314-US-P1(2009-614-1)；和由ArpanChakraborty、You-DaLin、ShujiNakamura和StevenP.DenBaars在2010年6月7日提交的美国技术申请序号12/795,390，其名称为“LONGWAVELENGTHNONPOLARANDSEMIPOLAR(Al,Ga,In)NBASEDLASERDIODES”，代理人案号30794.315-US-U1(2009-616-2)，该申请在35U.S.C.第119(e)章的规定下要求享有共同未决且共同归属的由ArpanChakraborty、You-DaLin、ShujiNakamura和StevenP.DenBaars在2009年6月5日提交的美国临时申请序号61/184,729的权益，其名称为“LONGWAVELENGTHm-PLANE(Al,Ga,In)NBASEDLASERDIODES”，代理人案号30794.315-US-P1(2009-616-1)；在此将这些申请引入作为参考。专利技术背景1.专利
本专利技术涉及半极性光电子装置及其制造方法，并具体涉及在c-方向错切(miscut)小于+/-15度的m-平面基底上的半极性III-氮化物光电子装置。2.相关领域描述(注意：本申请参考多个不同的出版物，贯穿说明书用括号中一个或多个的参考文献编号表示，例如，[x]。按照这些参考文献编号排列的这些不同出版物的列表可在下文标题“参考文献”的章节找到。这些出版物每一篇均被引入本文作为参考。)下一代显示技术如微型移动投影机和高清晰度飞点显示器的预期高商业需求已显著推动直接发射绿色激光二极管(LD)的发展。这种应用的技术标准需要LD具有高的效率、可靠性、紧凑性和调制响应能力[1]。虽然纤锌矿(AlGaIn)N基材料系统在很大程度上被认可作为绿色光电子装置的主要候选者，但却必须达成晶体平面最适于外延生成(外延生长，epitaxialgrowth)的普遍共识。在常规的GaN的c-平面上生成(grown)的装置已证实LD在绿色光谱区的连续波(CW)运行[2-4]。然而，这些装置遭受寄生的内部电场，该寄生内部电场引起量子限制斯塔克效应(QCSE)，其降低量子阱(QW)辐射复合率(radiativerecombinationrate)，并造成发射波长随载体注入增加而蓝移(blue-shift)[5]。此外，QCSE对于长波长光电子装置更加显著，这是因为富In的InGaNQW与阻挡层(barrier)之间的晶格失配(latticemismatch)增加[2]。为避免极化效应，研究人员已证实在纤锌矿晶体的非极性m-平面定向上生成的LD的运行[6]。虽然是用于高功率蓝色LD的期望候选物，但由于活性区中形成堆垛层错(stackingfault)，m-平面LD目前还限于500nm激光发射[7-11]。不同半极性(semi-polar或semipolar)平面，如(10-11)和(11-22)也已被考察作为可选的生成平面[12-13]。近来，研究人员已报告绿色光谱区激光从在半极性(20-21)平面上生成的优质InGaNQW发射[14-15]。进一步的研究已经显示，在(20-21)上生成的绿色发射QW呈现高组成同质性，且局部化能量值低于c-平面的报告值[16]。但是，LD(20-21)需要四元AlInGaN包层以实现充分的模态限制，而不引起应变引起的失配位错(MD)[17]。虽然四元AlInGaN包层的应用呈现对于低临界厚度的半极性平面的解决方案，但从大规模生产的角度而言，具有高组成InGaN波导的简单无AlGaN包层结构更具吸引力[7，15，18本文档来自技高网...

【技术保护点】
装置，其包括：一个或多个半极性III‑氮化物层，所述一个或多个半极性III‑氮化物层在具有倾斜角相对于c‑平面在80与90度之间的GaN的半极性晶体平面上外延生成，其中所述半极性III‑氮化物层的一个或多个具有0.75纳米或更小的表面粗糙度。

【技术特征摘要】
2010.03.04 US 61/310,6381.装置，其包括：一个或多个半极性III-氮化物层，所述一个或多个半极性III-氮化物层在具有倾斜角相对于c-平面在80与90度之间的GaN的半极性晶体平面上外延生成，其中所述半极性III-氮化物层的一个或多个具有0.75纳米或更小的表面粗糙度。2.权利要求1所述的装置，其中所述半极性晶体平面是{30-31}、{30-3-1}、{40-41}或{40-4-1}平面。3.权利要求1所述的装置，其中所述半极性晶体平面是氮化镓(GaN)的顶部表面。4.权利要求1所述的装置，其中所述半极性晶体平面是氮化镓基底的顶部表面。5.权利要求1所述的装置，其中所述半极性III-氮化物层包含一个或多个InGaN层，所述InGaN层的厚度大于或等于Mathews-Blakeslee临界厚度，其中所述临界厚度是沉积在GaN的半极性晶体平面上的InGaN层的厚度，所述GaN的半极性晶体平面在GaN的c-方向且与GaN的m-平面15度或以上定向。6.权利要求1所述的装置，其中所述III-氮化物层包含具有大于或等于沉积在GaN的{11-22}晶体平面上的此类层的临界厚度的厚度的层。7.权利要求1所述的装置，其中所述装置是激光器二极管，并且所述一个或多个半极性III-氮化物层包含含铟波导，所述含铟波导提供对于所述激光器二极管的至少4.9％的模态限制，所述激光器二极管在至少444.7nm的波长处具有激光发射峰。8.权利要求1所述的装置，其中所述半极性III-氮化物层的一个或多个包括包含一个或多个含铟量子阱的光发射活性层，所述量子阱的一个或多个的铟组成为至少16％，厚度大于4纳米。9.权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个半极性III-氮化物层包含至少7％的铟组成。10.权利要求1所述的装置，其中所述装置在GaN基底的错切或邻接的表面上生成，所述错切或邻接的表面包括所述半极性晶体平面，并且所述半极性III-氮化物层进一步包括：一个或多个n型(Al,In,Ga)N层；一个或多个p型(Al,In,Ga)N层；和在所述n型(Al,In,Ga)N层与所述一个或多个p型(Al,In,Ga)N层之间、包含一个或多个InGaN量子阱层的InGaN活性层，其中所述n型(Al,In,Ga)N层、所述p型(Al,In,Ga)N层和所述InGaN量子阱层具有所述半极性晶体平面的半极性定向，并且所述InGaN量子阱层在至少477nm的波长处具有光发射峰或光吸收峰。11.权利要求1所述的装置，其中所述装置是激光器二极管，并且所述半极性III-氮化物层包括：在半极性晶体平面上或上方的n型GaN层；在所述n型GaN层上或上方的n型InGaN波导层，所述n型InGaN波导层的厚度为至少50nm，铟组成为7％或以上；在所述n型InGaN波导层上或上方的InGaN活性层，其包括铟组成为至少7％且厚度大于4nm的一个或多个InGaN量子阱层；在所述InGaN活性层上或上方的p型InGaN波导层；和在所述p型InGaN波导层上或上方的p型GaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·S·徐，K·M·科尔奈，R·M·法雷尔，D·A·海格尔，H·太田，A·泰亚吉，S·纳卡姆拉，S·P·德恩巴阿斯，J·S·斯派克，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US