在藍寶石襯底表面的hydrogenambient原位thermalcleaning治療對ofepitaxial通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）生長的氮化鎵薄膜的結構，光學和電學性質的影響。霍爾效應， X-射線衍射（XRD） ，並且在1040 ℃下生長明顯地indicatethat的膜質量的強烈影響基片表面的熱cleaningtreatment 氮化鎵薄膜photoluminescencemeasurements 。 氮化鎵薄膜下在273弧秒和728角秒的衍射峰半高（半高寬）為1070°C的optimizedthermal清洗處理10分鐘showedminimum全寬分別。此外，該帶邊發射峰的半峰全寬為窄至28.3毫電子伏特，和帶邊發光和yellowband發射之間的強度比為高達100在室溫下進行。它被alsofound藍寶石表面的粗糙度thethermal治療後降低。

氮化鎵微發光二極管（微型LED）與單片集成微透鏡已被證實。微透鏡，具有44微米的焦距和均方根的〜 1nm的方粗糙度，已被制作在微型LED的陣列的一個藍寶石襯底的拋光後表面由抗蝕劑熱回流和等離子體蝕刻。微透鏡的光學性質已經證明，以改變LED發射器的發射模式。光從這種混合裝置發出的錐顯著比傳統的廣泛區域的設備少發散。的微型發光二極管和微透鏡技術的結合提供了用於在基於氮化鎵的發光體的整體效率進一步提高的潛力。


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外延的氧化鋅納米線生長在一個和C面藍寶石襯底金屬有機物化學氣相沉積無金屬催化劑或模板。納米線直徑的單分散垂直於面藍寶石和平面旋轉對准由於氧化鋅∥藍寶石密集陣列生長，查看MATHML源外延。在c面藍寶石，多個可能的外延關系得到的納米線的取向的混合物。大部分納米線在這三個方向中的一個增長都在51.8 °離基底平面的氧化鋅∥藍寶石的角度，檢視MATHML source氧化鋅∥藍寶石外延。納米線的一小部分垂直生長與氧化鋅∥藍寶石襯底。

在由晶格匹配的襯底ScAlMgO4激光分子束外延法生長的未摻雜的氧化鋅外延層的光學特性進行了研究。吸收光譜在5K具有2尖銳的峰，這兩者都歸因於A和B線態激子的共振，這反映了激子的非輻射性小阻尼常數以及由德晶格匹配的實現高的膜的結晶度。激子縱光學聲子的激子 - 聲子和的耦合強度是直接從溫度的激子吸收光譜依賴獨立的A和B的激子，這是接近能源和服從對方相同的選擇規則決定的。


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數據上的薄膜倒裝芯片的InGaN操作呈現/氮化鎵多量子阱發光二極管（LED ） 。薄膜LED概念與倒裝芯片技術的組合示出，以提供表面光亮度和光通量輸出優於常規倒裝芯片和垂直注入的薄膜發光二極管。的藍色，白色和綠色的薄膜倒裝芯片的性能特性1 × 1平方毫米LED被描述。藍色（ 〜 441 nm）的薄膜倒裝芯片LED的表現與191 mW/mm2 SR四射為1 A驅動器，比傳統的倒裝芯片LED更亮的兩倍多。封裝的薄膜倒裝芯片藍色LED燈顯示有38％的外部量子效率為350 mA的正向電流。白色燈根據YAG ：鈰的熒光粉塗層器件具有60流明/瓦的發光效率在350 mA時為96流明/瓦，在20 mA的峰值效率為38 Mcd/m2為1 A的驅動電流的亮度，37 Mcd/m2在1 A.綠色（ 〜 517 nm）的器件具有亮度。

在高品質的2.0微米氮化鎵外延層，生長在藍寶石襯底上測量偏振拉曼光譜。在氮化鎵所有對稱性允許的光學聲子已分配如下所示：A1 （LO） 735 -1; A1 （TO） 533 -1; E1 （LO） 743 -1; E1 （TO） ， 561 -1; E2， 144和569厘米-1 。使用Lyddane - 薩克斯 - 泰勒的關系，甘為普通和特殊方向上的靜態介電常數已垂直於0 = 9.28估計的ε和E /子/ / 0 / = 10.1 ，還觀察到准LO聲子的氮化鎵。


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使用分子束外延高質量，c取向的氧化鋅外延膜已被生長在一個表面上。使用為導向的藍寶石消除旋轉域和相關的結構性缺陷，限制了在電子應用中使用的氧化鋅。氧化鋅的外延層被唯一地定向，在氧化鋅/藍寶石取向關系。這種獨特的朝向是一個藍寶石表面與沿一個方向通往術語單軸鎖定外延很強的相關性結合的各向異性的結果。高分辨率X-射線衍射測量結果顯示增加X射線的橫向相幹長度從幾十納米到» 0.7微米為c取向的氧化鋅對相對於藍寶石的C面的表面生長。

p型氧化鋅的制備在用氧化磷作為磷摻雜的藍寶石襯底。摻雜磷作為生長n型氧化鋅膜顯示出1016-1017/cm³電子濃度和這些膜在下一個氮氣環境下800℃以上的溫度下轉變為p型氧化鋅通過熱退火工藝。 p型氧化鋅的電特性顯示出1.0×1017-1.7×1019/cm³的空穴濃度， 0.53-3.51厘米2/VS的移動性，以及0.59-4.4 Ω厘米的低電阻率。磷摻雜的氧化鋅薄膜表現出很強的光致發光峰在3.35電子伏特於10 K，這是密切相關的p型氧化鋅的中性受主束縛激子。該熱活化過程是非常可重複的和有效的生產磷摻雜p型氧化鋅薄膜，並且所產生的p型氧化鋅非常穩定。


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基於氮化鎵的發光二極管（LED）與450納米的發射波長生長在圖案化藍寶石襯底（PSS中）通過化學濕蝕刻制成。該晶體蝕刻刻面是R面與C-軸具有用於提高光提取效率優異的能力。 PSS的LED的光輸出功率比以往的在20毫安的注入電流LED的高1.15倍。輸出功率和外量子效率估計分別為9毫瓦和16.4 ％。改善是由於不僅對於晶體蝕刻刻面，有效地散射受引導的光找到逃逸錐體，而且還通過采用PSS增長計劃，以降低位錯密度的幾何形狀。

氮化鎵（纖鋅礦結構）的晶格常數進行了測量在溫度294-753 K的測定是通過使用X-射線衍射法進行。兩種樣品分別采用： （1）體積單晶在15千巴壓力生長，（2）生長在藍寶石襯底上的外延層。後者由約0.03 ％有在平行於界面平面的方向上的晶格常數更小。這種差異引起的藍寶石相對於氮化鎵層更高的熱膨脹。但是，這種熱應變的創建主要是在溫度低於500-600 K.高於這些溫度在平行方向上的晶格失配減少到零在約800 K的溫度。


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一種技術用於分離氫化物氣相外延（HVPE）在藍寶石襯底上生長的厚氮化鋁層的開發，通過在含有氫氣和氨氣的氣體流1450 ℃熱處理時許多空隙可以形成於在1065 ℃生長的薄（100nm）的氮化鋁層和藍寶石襯底之間的界面處由於藍寶石的優先分解。在一個厚（ 85微米）的氮化鋁層，從與所述界面空隙的援助的藍寶石襯底分離的厚的氮化鋁層的隨後生長之後的冷卻過程。這樣獲得的獨立的氮化鋁基板具有光滑的表面，為1.1的位錯密度×109厘米² ，而對於波長高於208.1納米的透光性。

氮化鋁的單晶層被生長在藍寶石襯底1000和1100 ℃下的氯化鋁與氨的氣相反應之間。的純度，顏色，結晶度，生長形態，並且外延層的電阻率進行了研究。紅外線鏡面反射的測量有可觀的應變在氮化鋁-藍寶石外延界面的存在。光吸收數據有力地表明在氮化鋁是一種直接帶隙材料具有約6.2eV的在室溫下的值。


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包封的綠色和紫外光操作發光二極管（LED ）的溫度已經通過由剩餘Cr3 +的汙染物在藍寶石基板所發出的紅寶石Ř行光學測定。這兩個光致發光Ř線，這是由LED的發光本身激發時，顯示出良好的特點線位移作為溫度和壓力的函數。的溫度被發現與該LED的施加正向電流為≈1 K /毫安的速率線性增加。此基礎上監測2紅寶石Ř線的光學溫度測量可以有資格作為原位溫度傳感器，用於其他藍寶石襯底基半導體設備，例如激光二極管和場效應晶體管的敏感方法。

銦鎵氮化物（銦鎵- XN ）單量子阱（SQW ）發光二極管（LED ） 通過在藍寶石金屬有機物化學氣相沉積生長，被轉移到矽襯底。薄膜的InxGa1 - XN SQW LED用瞬態液相鈀在晶片鍵合過程隨後通過激光剝離法來移除藍寶石生長襯底結構進行了第一鍵合到的n + -矽襯底。個體250×250平方微米，發光二極管通過在n + -Si基片的背面接觸，然後制成。這些LED以5.4具有典型導通電壓為2.5 V和100mA的正向電流五，為的InxGa1 - XN SQW LED的室溫發射峰中心在455納米的半高19全寬納米。


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有機金屬化學氣相載流子濃度和遷移率的測量沉積的氮化鎵薄膜的藍寶石襯底上通過紅外反射法。通過與實驗數據擬合得到的晶格振動的振蕩器和的等離激元的所有參數。從等離子體頻率和阻尼常數，我們得到的載流子濃度和電子遷移率。與霍爾數據的濃度非常吻合，而遷移率的值是比該霍爾測量由約0.5的因子較小。我們認為這樣的流動性降低到散射與入射的光子耦合的電子的增加。

氮化鎵層是通過電子回旋共振分子束外延法（ ECR- MBE法），使用ECR等離子體細胞與細胞頂端為氮源離子去除磁鐵生長在藍寶石襯底上。離子去除磁鐵在此ECR等離子體單元的效率是99％。高質量的氮化鎵層而異。特別是（2×2 ）和（4 ×4 ） RHEED （反射高能電子衍射）圖案在氮化鎵生長和生長後的冷卻，分別表示氮化鎵的平坦和光滑的表面過程中觀察到。這些結果顯示了離子除去ECR等離子體單元的優越性。


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氧化鋅同質結發光器件（LED）用正的氧化鋅：鎵的苯乙烯/對 - 氧化鋅：無結構是由金屬有機物化學氣相沉積制造在藍寶石襯底上。可再現的p型氧化鋅：氮層與空穴濃度1.29 × 1017厘米^-3形成了以氨為隨後的氧化氮等離子保護環境的熱退火摻氮源。該器件表現出理想的整流行為。不同的電致發光發射中心在3.2 eV和2.4 eV的從該設備在正向偏壓下在室溫下進行檢測。在強紫外線輻射媲美的電致發光光譜的可見光發射，這代表了氧化鋅同質結LED的性能顯著進展。

氧化鋅外延層已經被沉積的化學氣相傳輸上的單晶藍寶石基板。氧化鋅層已經沉積了厚度為100μ的。 X射線分析表明，氧化鋅的c軸，可向平面平行於面取向的藍寶石襯底。電阻率一般是從1到10Ω厘米，但可以顯著提高鋰或鈉的擴散。


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通過化學計量氮化鋁靶的脈沖激光燒蝕藍寶石襯底上生長高質量氮化鋁外延層。在氮化鋁薄膜沉積在800℃下和在2-3 J/cm²的範圍內的激光能量密度被認為是外延與c軸垂直於該表面的氧化鋁。外延的氮化鋁薄膜的X-射線搖擺曲線，得到一個完整的半值寬度為0.21 ° 。選區電子衍射圖和高分辨透射電子顯微鏡還透露，薄膜是外延以氮化鋁‖氧化鋁的取向關系，在平原對齊的氮化鋁‖氧化鋁。這等同於在氮化鋁膜相對於所述藍寶石基板的基底面轉動30° 。

通過紫外 - 可見光譜的外延氮化鋁膜測得的吸收邊緣是尖銳的和能隙被發現是6.1電子伏特。薄膜的電阻率是大約5-6 × 1013歐姆厘米5× 10 6 V / cm的擊穿電場。在較高的激光能量密度≥10 J/cm²的和較低的溫度≤ 650℃ ，沉積的薄膜是氮缺乏和含有遊離金屬鋁，二者降低微結構，電氣，以及在氮化鋁薄膜的光學性質。


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