[发明专利]通过基底和外延层图案化限制在III-氮化物异质结构中的应变松弛

权利要求书

1.半极性或非极性III-氮化物装置，其包括：

半极性或非极性III-氮化物基底或外延层，其具有10⁶cm^-2或更大的穿透位错密度；和

异质结构，其包括半极性或非极性III-氮化物装置层，生长在半极性或非极性III-氮化物基底或外延层上，其中所述异质结构的失配位错密度为10⁴cm^-2或更小。

2.权利要求1的装置，其中：

所述半极性或非极性III-氮化物基底或外延层包括一个或多个台面，所述台面沿着穿透位错滑移的方向具有尺寸l，由此形成所述半极性或非极性III-氮化物基底或外延层的图案化表面；并且

所述异质结构异质外延地且共格地生长在所述图案化表面上。

3.权利要求2的装置，其中l在10微米和1毫米之间。

4.权利要求2的装置，其中至少一个异质结构的层具有与所述半极性或非极性III-氮化物基底或外延层不同的III-氮化物组成。

5.权利要求2的装置，其中所述异质结构和所述图案化表面之间的异质界面包括，相比在所述半极性或非极性III-氮化物基底或外延层的非图案化表面上异质外延地且共格地生长的半极性或非极性III-氮化物异质结构所产生的失配位错密度，降低至少10倍的失配位错密度。

6.权利要求2的装置，其中所述异质结构和所述图案化表面之间的异质界面包括，相比在所述半极性或非极性III-氮化物基底或外延层的非图案化表面上异质外延地且共格地生长的半极性或非极性III-氮化物异质结构所产生的失配位错密度，降低至少1000倍的失配位错密度。

7.权利要求1的装置，其中所述半极性或非极性III-氮化物装置层的一层或多层，与下列相比，更厚，并具有更高的合金组成：

在半极性或非极性III-氮化物基底或外延层的非图案化表面上生长的半极性或非极性III-氮化物装置层，或

在半极性或非极性III-氮化物基底的不同图案化表面上生长的半极性或非极性III-氮化物装置层。

8.权利要求1的装置，其进一步包括在所述图案化表面上的装置结构，其中：

所述装置结构用于非极性或半极性III-氮化物发光二级管(LED)或激光二级管(LD)，并且

所述装置结构包括所述异质结构，以及一个或多个活性层，其发射在与绿光波长或更长的波长对应的一个或多个波长处具有峰值强度的光，或者在500nm或更长的波长处具有峰值强度的光。

9.权利要求8的装置，其中所述活性层包括III-氮化物含铟层，其足够厚并且具有足够高的铟组成，以便所述LED或LD发射具有所述波长的光。

10.权利要求9的装置，其中：

所述装置结构包括波导层，其包括足够厚且具有一定组成的III-氮化物层，以发挥作为所述LD或LED的波导层的功能，或

所述装置结构包括波导和包覆层，其包括足够厚且具有一定组成的III-氮化物层，以发挥作为所述LD或LED的波导和包覆层的功能。

11.权利要求11的装置，其中所述活性层和所述波导层包括一个或多个具有GaN阻挡层的InGaN量子阱，所述包覆层包括一个或多个循环的交替AlGaN和GaN层。

12.权利要求1的装置，其中：

一个或多个所述半极性或非极性III-氮化物装置层的厚度和组成足够高，以使包括所述半极性或非极性III-氮化物装置层的膜具有与对于松弛的膜临界厚度接近或更大的厚度，并且

所述临界厚度是针对沉积在半极性或非极性III-氮化物基底或外延层的非图案化表面上的一个或多个半极性或非极性III-氮化物装置层。

13.制造半极性或非极性III-氮化物装置的基底的方法，包括：

图案化半极性或非极性III-氮化物基底或外延层的表面并在其上形成一个或多个台面，由此形成所述半极性或非极性III-氮化物基底或外延层的图案化表面，其中：

各所述台面沿着穿透位错滑移的方向具有尺寸l，其中所述穿透位错滑移由异质外延地且共格地沉积在半极性或非极性III-氮化物基底或外延层的非图案化表面上的半极性或非极性III-氮化物层产生。