一般來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)GaN基LED生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上,通過(guò)引入低溫G瘀或者AlN成核層提高外延層的晶體質(zhì)量,然而,因?yàn)樗{(lán)寶石和G瘀之間大的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的差異,使得外延層的螺位錯(cuò)密度在109~1010cm2,如此巨大的螺位錯(cuò)密度不但影響器件的光電性能,還影響器件的可靠性。 B2P-VH研究者們采用了各種各樣的方法降低螺位錯(cuò)密度。有報(bào)道阝56刨說(shuō)在GaN上用條紋狀的掩膜用橫向外延過(guò)生長(zhǎng)技術(shù)成果的將螺位錯(cuò)密度下降到lJcm2數(shù)量級(jí)。但是此技術(shù)不可避免的要在生長(zhǎng)了l~2nm GaN后中斷生長(zhǎng),然后生長(zhǎng)Sidv或者sio2掩膜。繼而增加了因掩膜而引入的缺陷和后續(xù)生長(zhǎng)的殘余應(yīng)力。 通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)可明顯觀察到用圖形藍(lán)寶石襯底(PSS)可以有效降低螺位錯(cuò)密度陰。

   圖5-48是用TEM觀察Pss上G瘀夕卜延生長(zhǎng)初始階段、中間階段和最后階段的位錯(cuò)情況。在初始階段,只在藍(lán)寶石的平面區(qū)域發(fā)現(xiàn)有GaN成核層,在藍(lán)寶石隆起的角錐狀圖形區(qū)域沒(méi)有發(fā)現(xiàn)GaN成核層;在生長(zhǎng)的中間階段,發(fā)現(xiàn)G洲晶體呈島狀分布,為適應(yīng)GaN與藍(lán)寶石晶格的失配,在藍(lán)寶石隆起的角錐頂部產(chǎn)生大量的位錯(cuò);在生長(zhǎng)的最后階段,發(fā)現(xiàn)在藍(lán)寶石隆起的角錐頂部產(chǎn)生大量的位錯(cuò)并一直繁衍到GaN的表面[圖(c)中c區(qū)域所示],在而在角錐的斜面區(qū)域沒(méi)有發(fā)現(xiàn)位錯(cuò)[圖(c)中b區(qū)域所示],在藍(lán)寶的平面區(qū)域在中間階段就己經(jīng)產(chǎn)生了大量的位錯(cuò),但是其位錯(cuò)沒(méi)有繼續(xù)向GaN表面繁衍[圖(c)中a區(qū)域所示]。這是因?yàn)樵诼∑鸬慕清F頂部上沒(méi)有低溫GaN緩沖層,殘余應(yīng)力使得其位錯(cuò)密度很大,在藍(lán)寶石的平面區(qū)域GaN晶體內(nèi)位錯(cuò)一般是混合型,比較不易向G瘀表面方向繁衍,而在隆起角錐的斜面部分可能由于橫向過(guò)生長(zhǎng),在此方向上藍(lán)寶石和GaN的晶格失配較小,

所以該區(qū)域位錯(cuò)密度很小。