作为一种方法，以提高光提取从氮化镓基发光二极管（LED），插入了亚微米周期光子晶体（PC）的图案在氮化镓外延层和蓝宝石衬底之间的界面。的600 - nm的周期的一种二维正方晶格柱阵列是由激光全息摄影和感应耦合等离子蚀刻的组合直接产生的到所述蓝宝石衬底。一个标准的氮化镓异质结构的LED上生长的纳米图案化的衬底，然后将其加工成现有技术的底部发光LED芯片的顶部上。在20mA的驱动电流时，PC -LED产生的表面法线的输出功率比参考LED（没有PC集成）高约40％。随温度变化的光致发光测量表明，发光增强是完全由集成PC模式的结构效应。

c面蓝宝石衬底取向差角上的氮化镓成核层有机金属化学气相沉积的影响。从c面蓝宝石角度0.05°和0.30 °之间变化，偏向m平面轴。结构和光学表征技术展示表面形貌和氮化镓成核层的结晶质量的改善为斜切角接近0.30 °。这些结果相关性良好，斜切角对全发光二极管结构。


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在蓝宝石衬底表面的hydrogenambient原位thermalcleaning治疗对ofepitaxial通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的氮化镓薄膜的结构，光学和电学性质的影响。霍尔效应， X-射线衍射（XRD） ，并且在1040 ℃下生长明显地indicatethat的膜质量的强烈影响基片表面的热cleaningtreatment 氮化镓薄膜photoluminescencemeasurements 。 氮化镓薄膜下在273弧秒和728角秒的衍射峰半高（半高宽）为1070°C的optimizedthermal清洗处理10分钟showedminimum全宽分别。此外，该带边发射峰的半峰全宽为窄至28.3毫电子伏特，和带边发光和yellowband发射之间的强度比为高达100在室温下进行。它被alsofound蓝宝石表面的粗糙度thethermal治疗后降低。

氮化镓微发光二极管（微型LED）与单片集成微透镜已被证实。微透镜，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的阵列的一个蓝宝石衬底的抛光后表面由抗蚀剂热回流和等离子体蚀刻。微透镜的光学性质已经证明，以改变LED发射器的发射模式。光从这种混合装置发出的锥显著比传统的广泛区域的设备少发散。的微型发光二极管和微透镜技术的结合提供了用于在基于氮化镓的发光体的整体效率进一步提高的潜力。


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外延的氧化锌纳米线生长在一个和C面蓝宝石衬底金属有机物化学气相沉积无金属催化剂或模板。纳米线直径的单分散垂直于面蓝宝石和平面旋转对准由于氧化锌∥蓝宝石密集阵列生长，查看MATHML源外延。在c面蓝宝石，多个可能的外延关系得到的纳米线的取向的混合物。大部分纳米线在这三个方向中的一个增长都在51.8 °离基底平面的氧化锌∥蓝宝石的角度，检视MATHML source氧化锌∥蓝宝石外延。纳米线的一小部分垂直生长与氧化锌∥蓝宝石衬底。

在由晶格匹配的衬底ScAlMgO4激光分子束外延法生长的未掺杂的氧化锌外延层的光学特性进行了研究。吸收光谱在5K具有2尖锐的峰，这两者都归因于A和B线态激子的共振，这反映了激子的非辐射性小阻尼常数以及由德晶格匹配的实现高的膜的结晶度。激子纵光学声子的激子 - 声子和的耦合强度是直接从温度的激子吸收光谱依赖独立的A和B的激子，这是接近能源和服从对方相同的选择规则决定的。


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使用分子束外延高质量，c取向的氧化锌外延膜已被生长在一个表面上。使用为导向的蓝宝石消除旋转域和相关的结构性缺陷，限制了在电子应用中使用的氧化锌。氧化锌的外延层被唯一地定向，在氧化锌/蓝宝石取向关系。这种独特的朝向是一个蓝宝石表面与沿一个方向通往术语单轴锁定外延很强的相关性结合的各向异性的结果。高分辨率X-射线衍射测量结果显示增加X射线的横向相干长度从几十纳米到» 0.7微米为c取向的氧化锌对相对于蓝宝石的C面的表面生长。

p型氧化锌的制备在用氧化磷作为磷掺杂的蓝宝石衬底。掺杂磷作为生长n型氧化锌膜显示出1016-1017/cm³电子浓度和这些膜在下一个氮气环境下800℃以上的温度下转变为p型氧化锌通过热退火工艺。 p型氧化锌的电特性显示出1.0×1017-1.7×1019/cm³的空穴浓度， 0.53-3.51厘米2/VS的移动性，以及0.59-4.4 Ω厘米的低电阻率。磷掺杂的氧化锌薄膜表现出很强的光致发光峰在3.35电子伏特于10 K，这是密切相关的p型氧化锌的中性受主束缚激子。该热活化过程是非常可重复的和有效的生产磷掺杂p型氧化锌薄膜，并且所产生的p型氧化锌非常稳定。


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数据上的薄膜倒装芯片的InGaN操作呈现/氮化镓多量子阱发光二极管（LED ） 。薄膜LED概念与倒装芯片技术的组合示出，以提供表面光亮度和光通量输出优于常规倒装芯片和垂直注入的薄膜发光二极管。的蓝色，白色和绿色的薄膜倒装芯片的性能特性1 × 1平方毫米LED被描述。蓝色（ 〜 441 nm）的薄膜倒装芯片LED的表现与191 mW/mm2 SR四射为1 A驱动器，比传统的倒装芯片LED更亮的两倍多。封装的薄膜倒装芯片蓝色LED灯显示有38％的外部量子效率为350 mA的正向电流。白色灯根据YAG ：铈的荧光粉涂层器件具有60流明/瓦的发光效率在350 mA时为96流明/瓦，在20 mA的峰值效率为38 Mcd/m2为1 A的驱动电流的亮度，37 Mcd/m2在1 A.绿色（ 〜 517 nm）的器件具有亮度。

在高品质的2.0微米氮化镓外延层，生长在蓝宝石衬底上测量偏振拉曼光谱。在氮化镓所有对称性允许的光学声子已分配如下所示：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 - 萨克斯 - 泰勒的关系，甘为普通和特殊方向上的静态介电常数已垂直于0 = 9.28估计的ε和E /子/ / 0 / = 10.1 ，还观察到准LO声子的氮化镓。


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一种技术用于分离氢化物气相外延（HVPE）在蓝宝石衬底上生长的厚氮化铝层的开发，通过在含有氢气和氨气的气体流1450 ℃热处理时许多空隙可以形成于在1065 ℃生长的薄（100nm）的氮化铝层和蓝宝石衬底之间的界面处由于蓝宝石的优先分解。在一个厚（ 85微米）的氮化铝层，从与所述界面空隙的援助的蓝宝石衬底分离的厚的氮化铝层的随后生长之后的冷却过程。这样获得的独立的氮化铝基板具有光滑的表面，为1.1的位错密度×109厘米² ，而对于波长高于208.1纳米的透光性。

氮化铝的单晶层被生长在蓝宝石衬底1000和1100 ℃下的氯化铝与氨的气相反应之间。的纯度，颜色，结晶度，生长形态，并且外延层的电阻率进行了研究。红外线镜面反射的测量有可观的应变在氮化铝-蓝宝石外延界面的存在。光吸收数据有力地表明在氮化铝是一种直接带隙材料具有约6.2eV的在室温下的值。


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基于氮化镓的发光二极管（LED）与450纳米的发射波长生长在图案化蓝宝石衬底（PSS中）通过化学湿蚀刻制成。该晶体蚀刻刻面是R面与C-轴具有用于提高光提取效率优异的能力。 PSS的LED的光输出功率比以往的在20毫安的注入电流LED的高1.15倍。输出功率和外量子效率估计分别为9毫瓦和16.4 ％。改善是由于不仅对于晶体蚀刻刻面，有效地散射受引导的光找到逃逸锥体，而且还通过采用PSS增长计划，以降低位错密度的几何形状。

氮化镓（纤锌矿结构）的晶格常数进行了测量在温度294-753 K的测定是通过使用X-射线衍射法进行。两种样品分别采用： （1）体积单晶在15千巴压力生长，（2）生长在蓝宝石衬底上的外延层。后者由约0.03 ％有在平行于界面平面的方向上的晶格常数更小。这种差异引起的蓝宝石相对于氮化镓层更高的热膨胀。但是，这种热应变的创建主要是在温度低于500-600 K.高于这些温度在平行方向上的晶格失配减少到零在约800 K的温度。


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有机金属化学气相载流子浓度和迁移率的测量沉积的氮化镓薄膜的蓝宝石衬底上通过红外反射法。通过与实验数据拟合得到的晶格振动的振荡器和的等离激元的所有参数。从等离子体频率和阻尼常数，我们得到的载流子浓度和电子迁移率。与霍尔数据的浓度非常吻合，而迁移率的值是比该霍尔测量由约0.5的因子较小。我们认为这样的流动性降低到散射与入射的光子耦合的电子的增加。

氮化镓层是通过电子回旋共振分子束外延法（ ECR- MBE法），使用ECR等离子体细胞与细胞顶端为氮源离子去除磁铁生长在蓝宝石衬底上。离子去除磁铁在此ECR等离子体单元的效率是99％。高质量的氮化镓层而异。特别是（2×2 ）和（4 ×4 ） RHEED （反射高能电子衍射）图案在氮化镓生长和生长后的冷却，分别表示氮化镓的平坦和光滑的表面过程中观察到。这些结果显示了离子除去ECR等离子体单元的优越性。


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包封的绿色和紫外光操作发光二极管（LED ）的温度已经通过由剩余Cr3 +的污染物在蓝宝石基板所发出的红宝石Ř行光学测定。这两个光致发光Ř线，这是由LED的发光本身激发时，显示出良好的特点线位移作为温度和压力的函数。的温度被发现与该LED的施加正向电流为≈1 K /毫安的速率线性增加。此基础上监测2红宝石Ř线的光学温度测量可以有资格作为原位温度传感器，用于其他蓝宝石衬底基半导体设备，例如激光二极管和场效应晶体管的敏感方法。

铟镓氮化物（铟镓- XN ）单量子阱（SQW ）发光二极管（LED ） 通过在蓝宝石金属有机物化学气相沉积生长，被转移到硅衬底。薄膜的InxGa1 - XN SQW LED用瞬态液相钯在晶片键合过程随后通过激光剥离法来移除蓝宝石生长衬底结构进行了第一键合到的n + -硅衬底。个体250×250平方微米，发光二极管通过在n + -Si基片的背面接触，然后制成。这些LED以5.4具有典型导通电压为2.5 V和100mA的正向电流五，为的InxGa1 - XN SQW LED的室温发射峰中心在455纳米的半高19全宽纳米。


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通过化学计量氮化铝靶的脉冲激光烧蚀蓝宝石衬底上生长高质量氮化铝外延层。在氮化铝薄膜沉积在800℃下和在2-3 J/cm²的范围内的激光能量密度被认为是外延与c轴垂直于该表面的氧化铝。外延的氮化铝薄膜的X-射线摇摆曲线，得到一个完整的半值宽度为0.21 ° 。选区电子衍射图和高分辨透射电子显微镜还透露，薄膜是外延以氮化铝‖氧化铝的取向关系，在平原对齐的氮化铝‖氧化铝。这等同于在氮化铝膜相对于所述蓝宝石基板的基底面转动30° 。

通过紫外 - 可见光谱的外延氮化铝膜测得的吸收边缘是尖锐的和能隙被发现是6.1电子伏特。薄膜的电阻率是大约5-6 × 1013欧姆厘米5× 10 6 V / cm的击穿电场。在较高的激光能量密度≥10 J/cm²的和较低的温度≤ 650℃ ，沉积的薄膜是氮缺乏和含有游离金属铝，二者降低微结构，电气，以及在氮化铝薄膜的光学性质。


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