包括复合半导体层的异质结构的利记博彩app
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年10月21日提交的标题为吧1"〇啡III化tride Semiconductor Composite Material and Device Confining the Same"的共同未决的美国临时专利申 请号61/893364的优先权，该临时专利申请通过引用并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开一般设及用于电子和/或光电器件中的异质结构，更具体地，设及包括复合 半导体层的异质结构。
【背景技术】
[0004] -维ΙΠ 族氮化物纳米结构，例如氮化侣嫁(AlGaN)或A1N纳米结构，由于其独特的 物理特性在近期被研究用于从电子到生物医学应用的范围的应用。例如，A1N纳米线由于其 独特的场发射特性、其电传输特性、W及机械和压电特性而吸引了特别的主意。A1N纳米线 与其块状材料对应物相比具有基本上不同的特性，为新颖的技术应用提供了潜能。在ΠΙ族 氮化物中，A1N由于它的6.2eV的大的能带隙（即，在ΙΠ 族氮化物中的最高带隙）和低的电子 亲和力值而成为用于纳米电子学的潜在应用的有前景的候选者。A1N的其它可取的特性包 括:高的热稳定性和化学稳定性、高的导热性、高的烙融溫度、W及低的热膨胀系数和良好 的机械强度。
[0005] 大范围的基于A1N的一维（1D)纳米结构在近期被成功地合成出来，例如纳米晶须、 纳米线、纳米管、纳米针、纳米锥、纳米纤维等等。已存在各种不同的用于合成A1N纳米线的 制造技术，包括模板限域法、直流(DC)电弧放电法、催化剂辅助的气-液-固（VLS)生长法，W 及无催化剂的气-固（VS)生长法。
[0006] 模板限域法通过使用模板生长来实现A1N纳米线的形成。一般而言，模板限域合成 法是简单的并且为批量制造具有统一且可控的几何形状的A1N纳米线提供了便利的途径。 例如碳纳米管和多孔阳极氧化侣的材料已被用于在纳米尺度限定A1N纳米线的生长。例如， 已经成功合成出具有受控直径的A1N纳米线。运些样本通过碳纳米管、A1和Ah〇3在流动的 N也气氛中的反应来制造。在此方式中，200目的A1粉和同尺度的Ah〇3粉:1的重量比混合 到一起。运些粉与碳纳米管一起作为用于生长A1N纳米线的原材料。阳极氧化侣(AA0)也被 开发为用于A1N纳米线生长的模板材料。使用AA0模板，六边形A1N纳米线阵列已在多孔阳极 氧化侣模板的限定下通过金属A1蒸气与N也/化在1100摄氏度的直接反应制造出。合成机制 理解为空间限制的成核，接着是沿着模板通道的生长。
[0007] DC电弧放电法是合成一维半导体纳米结构的常用技术。此技术的最显著优势之一 是，由于使用了高的生长溫度和溫度梯度，使其能够制造具有高的晶体品质的纳米结构。最 近报道了通过DC电弧等离子体法成功合成一维A1N纳米线。首先，侣通过电弧等离子体放电 在化-Ar环境中融化。随后，在高度非平衡条件下，烙融A1与化反应产生结晶立方AlWc-AlN) 纳米线和纳米粒子。随着增加的电弧电流，获得C-A1N与h-AlN相的同时淀析。
[0008] 催化剂辅助的化s生长法通常需要金属w形成纳米线。纳米线生长的特征在于液- 固界面，在其处纳米线的合成通过液滴完成。基于化討几制的纳米线的生长顺序可被划分为 Ξ个阶段：（1)成液催化剂的形成，（2)合金微滴的成核和生长，W及(3)由于过饱和而从液 滴生长纳米线。液滴通常位于生长中的纳米线的端部并且作为用于为后续形成纳米线而结 合侣和氮的区域。
[0009] 最后，无催化剂的VS生长法采取不存在任何催化剂的生长。此方法通常不如其它 生长方式复杂。一般而言，在VS机制中，半导体纳米线的各向异性的生长受到几个因素的推 动，例如各个晶面的生长速率的不同。VS生长过程设及使用侣和氮作为蒸气前体。前体凝结 在衬底上。由于在气相的蒸气过饱和，在衬底上发生生长物质的成核。最终，通过适当控制 实验条件，可W成功地获得期望的半导体纳米线。通过采用简单的物理气相沉积，已成功地 在蓝宝石衬底上制造出高度有序的A1N纳米线。由此产生的排列良好的纳米线在它们的直 径和长度两方面都具有均匀的分布。纳米线直径呈现出朝着纳米线的尖端缩小。生长的过 程遵从W下步骤:产生与N曲反应的侣蒸气，W在蓝宝石衬底上形成A1N。通过常用的VS机制 来控制期望的A1N纳米线结构的技术是困难的。
【发明内容】
[0010] 本发明的方面提供了用于电子或光电器件中的异质结构，其包括一个或多个复合 半导体层。复合半导体层可W包括不同形貌的子层，其中至少一个子层可W由一组柱状结 构（例如纳米线)形成。复合半导体层中的另一个子层可W是多孔的、连续的或者部分连续 的。
[0011] 本发明的第一方面提供了一种异质结构，其包括:包含多个子层的复合半导体层， 其中多个子层包含:包括多个柱状结构的第一子层；W及紧邻第一子层的第二子层，其中第 二子层是至少部分连续的。
[0012] 本发明的第二方面提供了一种光电器件，其包括:蓝宝石衬底;紧邻蓝宝石衬底的 缓冲层，其中缓冲层由氮化侣形成并且包含多个子层，其中多个子层包含:包括多个柱状结 构的第一子层；W及紧邻第一子层的第二子层，其中第二子层是至少部分连续的。
[0013] 本发明的第Ξ方面提供了一种方法，其包括:生长包含多个子层的复合半导体层， 其中多个子层包含:包括多个柱状结构的第一子层；W及紧邻第一子层的第二子层，其中第 二子层是至少部分连续的。
[0014] 本发明的例示方面被设计成解决一个或多个本文描述的问题和/或一个或多个未 讨论的其它问题。
【附图说明】
[0015] 结合描绘本发明的多个方面的附图，通过W下对本发明的各个方面的详细描述将 更易于理解本公开的运些特征和其它特征。
[0016] 图1示出了根据一个实施例的例示光电器件的示意结构。
[0017] 图2A和2B分别示出了根据一个实施例的例示性的一组柱状结构的顶视图和侧视 图。
[0018] 图3示出了根据一个实施例的例示性的异质结构的示意图。
[0019] 图4A和4B对比了标称异质结构与本文描述的异质结构的一个实施例。
[0020] 图5示出了根据一个实施例的例示性的柱状结构。
[0021 ]图6A和6B示出了根据实施例的例示性的柱状结构。
[0022] 图7示出了根据一个实施例的例示性的复合半导体层。
[0023] 图8A和8B示出了根据实施例的例示性的异质结构。
[0024] 图9示出了根据另一个实施例的包含复合半导体层的例示性的异质结构。
[0025] 图10A和10B示出了根据实施例的例示性的柱状结构。
[0026] 图11示出了根据一个实施例的在包含多个开口的模板层上生长的例示性的一组 柱状结构。
[0027] 图12示出了根据一个实施例的在包含多个岛的模板层上生长的例示性的一组柱 状结构。
[0028] 图13示出了根据一个实施例的例示性的一组柱状结构的扫描电子显微镜(SEM)图 像。
[0029] 图14示出了用于制造根据一个实施例的电路的例示性的流程图。
[0030] 应注意到附图可W不是按比例绘制的。附图仅意在描绘本发明的典型方面，因而 不应被看作对本发明的范畴的限制。在附图中，相似的附图标记代表附图之间相似的元件。
【具体实施方式】
[0031] 如W上指出的，本发明的方面提供了一种用于电子或光电器件中的异质结构，其 包括一个或多个复合半导体层。复合半导体层可W包括不同形貌的子层，其中至少一个子 层可W由一组柱状结构(例如纳米线）形成。复合半导体层中的另一个子层可W是多孔的、 连续的或者部分连续的。复合半导体层可W配置为减少异质结构中的应力，减少在随后生 长的外延层中的螺旋位错，改进光提取等等，从而改进相应器件的机械、电气和/或发光特 性。
[0032] 如本文中使用的，除非另外标明，术语"组"意思是一个或多个（即，至少一个），而 词组"任何解决方案"意思是任何现在已知的或W后发展的解决方案。亦如本文中使用的， 当一个层允许W正交入射福射到该层的界面的具有目标波长的福射的至少百分之十通过 其中时，该层是透明层。此外，如本文使用的，当一个层将W正交入射福射到该层的界面的 具有目标波长的福射的至少百分之十反射时，该层是反射层。在一个实施例中，福射的目标 波长对应于在器件的工作期间的由光电器件的有源区域发射或感测的福射的波长(例如， 峰值波长+/-5纳米）。对于一个给定层，波长可W在考虑的材料中测量并且可W取决于材料 的折射率。此外，如本文中使用的，当一个接触在电流/电压的相关范围上表现出接近线性 电流-电压的性能，使得能够使用线性相关性在电流/电压的相关范围中将通过该接触区域 的电流-电压关系近似至期望的准确度(例如+/-百分之一)时，该接触被看作"欧姆的"。应 理解的是，除非另外说明，每个数值都是近似值并且本文中包含的每个数值的范围都不排 除限定该范围的端值。
[0033] 本发明的方面提供了可W被结合到光电器件中的异质结构，光电器件例如传统的 或超亮(super luminescent)发光二极管、发光激光器、激光二极管、光/光电传感器、光电 探测器、光电二极管、雪崩二极管等等。转向附图，图1示出了根据一个实施例的例示性的光 电器件10的示意结构。在一个更特定的实施例中，光电器件10配置成作为发射器件来工作， 例如发光二极管化