一般來說,傳統(tǒng)GaN基LED生長在藍(lán)寶石襯底上,通過引入低溫G瘀或者AlN成核層提高外延層的晶體質(zhì)量,然而,因為藍(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密度在109~1010cm2,如此巨大的螺位錯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密度。有報道阝56刨說在GaN上用條紋狀的掩膜用橫向外延過生長技術(shù)成果的將螺位錯密度下降到lJcm2數(shù)量級。但是此技術(shù)不可避免的要在生長了l~2nm GaN后中斷生長,然后生長Sidv或者sio2掩膜。繼而增加了因掩膜而引入的缺陷和后續(xù)生長的殘余應(yīng)力。 通過透射電子顯微鏡(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密度陰。

   圖5-48是用TEM觀察Pss上G瘀夕卜延生長初始階段、中間階段和最后階段的位錯情況。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)域沒有發(fā)現(xiàn)GaN成核層;在生長的中間階段,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;在生長的最后階段,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)域沒有發(fā)現(xiàn)位錯[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,但是其位錯沒有繼續(xù)向GaN表面繁衍[圖(c)中a區(qū)域所示]。這是因為在隆起的角錐頂部上沒有低溫GaN緩沖層,殘余應(yīng)力使得其位錯密度很大,在藍(lán)寶石的平面區(qū)域GaN晶體內(nèi)位錯一般是混合型,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生長,在此方向上藍(lán)寶石和GaN的晶格失配較小,

所以該區(qū)域位錯密度很小。