[发明专利]低碳的III族元素氮化物晶体

权利要求书

1.III族元素氮化物晶体，其包含：

具有低于约2×10¹⁸原子/cm³的碳浓度或低于约2×10¹⁸原子/cm³的硅浓度中至少一者的晶格结构；

其中所述III族元素氮化物晶体在约300nm或以下的波长处是UV透明的。

2.权利要求1的III族元素氮化物晶体，其中所述晶体是非化学计量的。

3.权利要求2的III族元素氮化物晶体，其中所述晶体具有式In_(w)Al_(x)Ga_(y)C_(a)Si_(b)N_(z)；其中1-x-w≠y；w-z-y≠0；w+x+y-z≠0；(2≥w≥0)；(2≥x≥0)；(2≥y≥0)；(2≥z≥0)；(a≤2×10¹⁸ 原子/cm³)，(b≤2×10¹⁸ 原子/cm³)；且所述晶体具有至少一个具有大于1mm²的面积的表面。

4.权利要求3的III族元素氮化物晶体，其中所述碳浓度能够位于所述晶格结构内的任意位置。

5.权利要求3的III族元素氮化物晶体，其中所述硅浓度能够位于所述晶格结构内的任意位置。

6.权利要求1的III族元素氮化物晶体，其中所述晶体具有大约700^-5 mm³或更大的体积。

7.通过化学气相沉积(CVD)制备III族元素氮化物晶体的方法，其中碳未引入到所述晶体中，所述方法包括：

在基本无碳的反应器中提供第III族元素源；其中所述无碳反应器不含暴露的碳；

加热所述第III族元素源；

引入氮化物源；

维持最低温度为至少1300℃的温度梯度；以及

冷却所述III族元素氮化物晶体。

8.权利要求7的方法，其中所述温度梯度包括：

在生长区中的1300℃或更高的第一温度；和

在源区中的约400-1500℃的第二温度；

其中所述反应器的所有内部组件能够耐受超过1700℃的温度。

9.通过权利要求7的方法获得的III族元素氮化物晶体，其中所述第III族元素源是具有大于700^-5 mm³的体积的晶种。

10.权利要求9的III族元素氮化物晶体，其中使用基底晶体来为所述III族元素氮化物晶体的生长提供晶种。

11.权利要求10的III族元素氮化物晶体，其中在生长后除去所述基底晶体来提供自立的III-氮化物晶体。

12.权利要求9的III族元素氮化物晶体，其中所述III族元素氮化物晶体在约300nm或以下的波长处是UV透明的。

13.通过权利要求7的方法获得的III族元素氮化物晶体，还包括：

所述III族元素氮化物晶体；其中所述III族元素氮化物晶体在约300nm或以下的波长处是UV透明的，并且将III族元素氮化物基底晶体用作所述第III族元素源；

其中除去所述III族元素氮化物基底晶体来提供自立的III族元素氮化物晶体；以及

其中通过机械去除、热去除或化学去除中的至少一者来除去所述基底晶体。

14.通过化学气相沉积制备III族元素氮化物晶体的反应器，其包括：

由多晶AlN组成的一个或多个内部组件。

15.权利要求14的反应器，其中所述反应器还包括至少一个涂覆有厚度至少10微米的多晶AlN的内部组件。

16.权利要求14的反应器，其中所述一个或多个内部组件还包括增强支撑体材料。

17.UV半导体装置，其包括：

在III族元素氮化物晶体或III族元素氮化物晶体基体中至少一者上形成的至少一个PN结，所述III族元素氮化物晶体或III族元素氮化物晶体基体具有低于约2×10¹⁸原子/cm³的碳浓度或硅浓度中的至少一者；其中所述III族元素氮化物晶体在约300nm或以下是UV透明的。