半极性的氮化镓通过控制在无掩模r面图案化蓝宝石衬底的各向异性生长速率来实现。经优化的生长条件下，对蚀刻的c面状蓝宝石氮化镓层的生长速度比在其它平面，如原始r面蓝宝石高得多。奇导向的氮化镓证实当氮化镓生长仅在c面状蓝宝石侧壁。的各向异性生长速度的控制是使用无掩模图案的基板成长非极性和半极性层非常有用。

描述了通过有机金属化学气相沉积在r面蓝宝石衬底的非极性a面氮化镓薄膜生长的结构特征。平坦生长表面已实现并针对设备质量层的电位通过沉积低温成核层之前，高温外延生长实现。在氮化镓相对于该面蓝宝石基板的面内方向被证实是和由于氮化镓薄膜的极性，用会聚光束电子衍射确定这种关系是明确定义的。位错和堆垛层错，在平面图和剖面透射电子显微镜图像观察，主导了氮化镓微观结构与密度分别为亚微米坑和晶体露台上观察到光学镜面的氮化镓表面的原子力显微镜。


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氮化物为基础的大功率倒装芯片（ FC ）发光二极管（LED）用双面图案化蓝宝石基板（ PSS）的提出和实现。下350 mA的电流注入，我们发现正向电压分别为3.24 ，3.26 ，和3.25 V的常规LED的FC ，FC LED上制备的PSS ，并分别为FC LED具有双面PSS 。人们发现，在350 mA的LED输出功率分别为79.3 ， 98.1和121.5毫瓦的常规LED的FC ，FC LED上制备的PSS ，并分别为FC LED具有双面PSS 。换言之，我们可以由53％提高的电致发光强度，而不制造LED的增大操作电压。

InGaN型氮化镓的发光二极管（LED）具有粗糙未掺杂的氮化镓表面和银镜的蓝宝石衬底上通过双转移方法制造的。我们发现，在20mA的注入电流，其发光亮度比传统LED大100％。其输出功率比传统LED大49 ％。


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主要是六方晶系氮化镓成核层通过低压有机金属气相外延生长在蓝宝石衬底上。氮化镓关于正常蓝宝石基板的单个晶粒的倾斜角度被确定为在从0°到5 °的范围内通过选择区域电子衍射。观察到氮化镓构成的立方相的一小部分被选择性地分布在晶界区和瞬时表面状态是建议在闪锌矿相的成核中发挥重要作用。由六方引起的从离子束辐射沉重的氮化镓立方相转变也注意到了。临界温度建议在形成主要是立方或六方氮化镓成核层存在。

在蓝宝石上外延横向杂草丛生的氮化镓被用来减少螺旋位错从氮化镓外延层与蓝宝石衬底的界面始发的数量。在氮化镓层周围的窗口，对应的横向过度生长的氧化硅掩模区以上，几乎是自由的穿透位错。中观察到的氮化镓的附近窗口中的区域生长的穿透位错的密度高。的InGaN多量子阱结构的激光二极管（LD ）生长在纯净的氮化镓衬底，这是由去除蓝宝石衬底制作，进行了论证。用5毫瓦的输出功率的LD展出超过290小时的寿命和10,000小时的寿命估计尽管有比较大的阈值电流密度。具有切割面镜子这些LD的远场图形显示单模发射无任何干扰效应。


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在氮化镓薄膜的电性能的低温缓冲层厚度的影响进行了研究，并且表面形貌也审查通过原子力显微镜。最佳表面形貌不显示最佳的电气性能，这可以归因于对蓝宝石衬底的正常增长机制氮化镓薄膜。的生长温度为最后的氮化镓层的影响也被研究。当生长温度升高到1100 ℃时，流动性大大增强， 600平方厘米​​/ V s的3.3 × 1016/cm3在室温下具有背景载流子密度。近带隙态激子在低温下的发光能量示出了具有增加的生长温度，由于增强的热应力蓝移。基于热应力模型的计算非常吻合与光致发光测量。这一结果可以部分解释，在不久的带隙激子发射能量先前公布的数值是分散的原因。

生长在蓝宝石外延的氮化镓层包含一个非常大的密度缺陷（线位错，层错，反相畴界），这些缺陷已经完成了基础堆垛层错用高分辨透射电子显微镜的分析。两个断层， I1和I2，进行了鉴定。的I1故障的形成是基于（ 1/3） langle11 - 20rangle的完美的位错或爬升解离过程而I2故障是由于导致的局部结构的剪切位错环。


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