(57)【要約】ファセットミラーを伴うキャビティを採用する半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオード。エッチングされたファセットミラーは、レーザダイオードのキャビティまたはストライプの配向および寸法を任意に制御する能力を提供し、それによって、レーザダイオードの電気および光学特性の制御を可能にする。一実施形態において、レーザダイオードは、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードである。一実施形態において、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオード構造は、緑色光である波長においてピーク強度を有する光を放出する。
2013510441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子素子であって、
１つ以上のエッチングされたファセットを伴うキャビティを採用する半極性ＩＩＩ族窒化物系ヘテロ構造素子を備えている素子。
【請求項２】
前記エッチングされたファセットは、エッチングされたファセットミラーである、請求項１に記載の素子。
【請求項３】
前記エッチングされたファセットミラーは、前記レーザダイオードのキャビティまたはストライプの配向および寸法を任意に制御する能力を提供し、それによって、前記レーザダイオードの電気および光学特性の制御を可能にする、請求項２に記載の素子。
【請求項４】
前記キャビティは、受動的キャビティまたは可飽和吸収体を備えている、請求項１に記載の素子。
【請求項５】
前記素子は、レーザダイオード（ＬＤ）である、請求項１に記載の素子。
【請求項６】
前記レーザダイオードは、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードである、請求項５に記載の素子。
【請求項７】
前記半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオード構造は、緑色光である波長においてピーク強度を有する光を放出する、請求項６に記載の素子。
【請求項８】
前記素子は、｛２０−２１｝基板上に成長される（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎエピタキシャル構造である、請求項１に記載の素子。
【請求項９】
前記素子は、端面発光レーザ、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）、光学増幅器、フォトニック結晶（ＰＣ）レーザ、または垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である、請求項１に記載の素子。
【請求項１０】
請求項１に記載の光電子素子を製作する方法。
【請求項１１】
光電子素子を製作する方法であって、
１つ以上のエッチングされたファセットを伴うキャビティを採用する半極性ＩＩＩ族窒化物系ヘテロ構造素子を製作することを含む方法。
【請求項１２】
前記エッチングされたファセットは、エッチングされたファセットミラーである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エッチングされたファセットミラーは、前記レーザダイオードのキャビティまたはストライプの配向および寸法を任意に制御する能力を提供し、それによって、前記レーザダイオードの電気および光学特性の制御を可能にする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記キャビティは、受動的キャビティまたは可飽和吸収体を備えている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記素子は、レーザダイオード（ＬＤ）である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザダイオードは、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオード構造は、緑色光である波長においてピーク強度を有する光を放出する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記素子は、｛２０−２１｝基板上に成長される（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎエピタキシャル構造である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記素子は、端面発光レーザ、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）、光学増幅器、フォトニック結晶（ＰＣ）レーザ、または垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国特許法§１１９（ｅ）により、同時係属の同一人に譲渡された米国仮特許出願第６１／２５８，２３５号（２００９年１１月５日出願、名称「ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ  ｛２０−２１  ｝  ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ  ＬＡＳＥＲ  ＤＩＯＤＥＳ  ＷＩＴＨ  ＥＴＣＨＥＤ  ＭＩＲＲＯＲＳ，」、Ａｎｕｒａｇ  Ｔｙａｇｉ，  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｍ．  Ｆａｒｒｅｌｌ，  Ｃｈｉａ−Ｙｅｎ  Ｈｕａｎｇ，  Ｐｏ  Ｓｈａｎ  Ｈｓｕ，  Ｄａｎｉｅｌ  Ａ．  Ｈａｅｇｅｒ，  Ｋａｔｈｒｙｎ  Ｍ．  Ｋｅｌｃｈｎｅｒ，  Ｈｉｒｏａｋｉ  Ｏｈｔａ，  Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ，  Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．  ＤｅｎＢａａｒｓ、および、Ｊａｍｅｓ  Ｓ．  Ｓｐｅｃｋ，  代理人事件番号３０７９４．３４０−ＵＳ−Ｐ１  （２０１０−２７５−１））に基づく優先権を主張する。該出願は、参照により本明細書に引用される。
【０００２】
（政府資金援助研究開発に関する表明）
本発明は、ＤＡＲＰＡ−ＶＩＧＩＬによる助成ＮＯ．ＦＡ８７１８−０８−０００５の下、政府支援により為された。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
（発明の分野）
本発明は、レーザダイオード（ＬＤ）に関し、具体的には、例えば、緑色スペクトル範囲内で動作する、エッチングされたファセットミラーによって放出する、高効率半極性レーザダイオードの開発に関する。
【背景技術】
【０００４】
（注記：本願は、括弧内の１つ以上の参照番号（例えば、参考文献［ｘ］）によって、本明細書を通して指示されるように、いくつかの異なる刊行物を参照する。このような参照番号に従って順序付けられたこれらの異なる刊行物の一覧は、以下の「参考文献」の項に列挙される。これらの刊行物はそれぞれ、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００５】
最近、ウルツ鉱（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ合金に基づく緑色レーザダイオード（ＬＤ）が、次世代ディスプレイ用途のための直接放出ＬＤ源として、かつ固体またはガスレーザの効率的代用品として、大きな注目を集めている。第二高調波発生（ＳＨＧ）緑色ＬＤは、既に利用可能であるが［参考文献１］、ＩＩＩ族窒化物系緑色ＬＤは、製造コストの削減、コンパクト性、向上した効率および信頼性、ならびにより広い範囲の利用可能な波長へのアクセスをもたらす。
【０００６】
強力な市場の関心によって扇動され、いくつかのグループは、従来の極性ｃ−平面ウルツ鉱ＧａＮ上へのＩｎＧａＮ系緑色ＬＤの開発を積極的に行っている。［参考文献２−５］しかしながら、極性ｃ−軸配向に成長されたＧａＮ系ヘテロ構造は、自発および歪み誘起（圧電）分極において、分断を生成し、量子井戸（ＱＷ）内の大きな電場（約１ＭＶ／ｃｍ）につながる、大きなな固定シート電荷を有する。［参考文献６］これらの大きな電場は、電子および正孔波形機能の空間分離（量子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ））につながり、駆動電流の増加に伴って、放射再結合率の低下およびエレクトロルミネッセンスにおける大きなな青方偏移をもたらし、［参考文献３］したがって、深緑色スペクトル領域内のレージング波長の拡張を妨害する。
【０００７】
代替として、他のグループは、ＱＣＳＥの有害な影響を緩和するために、非極性ｍ−平面上に成長される、長波長ＬＤ構造［参考文献７、８］および半極性［参考文献９−１２］ＧａＮ配向を研究している。さらに、不平衡２軸面内応力によって、半極性および非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造に対して、状態の価電子帯密度の減少および光学利得における結果として生じる増加が、理論上、予期される。［参考文献１３］
非極性ｍ−平面ＬＤに対する、最長報告レージング波長は、５００ｎｍに限定される。［参考文献８］加えて、高密度の積層欠陥（ＳＦ）が、約５６０ｎｍを放出するｍ−平面ＱＷに対して報告されている。［参考文献１４］
対照的に、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの研究者らは、最近、パルス（５３１ｎｍ）および連続波（ｃｗ）（５２０ｎｍ）条件下、室温（ＲＴ）で電気的に注入されたＬＤ動作を有効にする、新規（２０−２１）ＧａＮ結晶平面上に成長された、高品質緑色ＩｎＧａＮ  ＱＷを報告している。Ｙｏｓｈｉｚｕｍｉらは、格子整合した四元ＡｌＩｎＧａＮクラッド層を採用し、光学モードを閉じ込めるために、十分な横方向の屈折率コントラストを提供した。しかしながら、ＡｌＮ／ＧａＮとＩｎＮとの間の理想的成長条件（成長温度、圧力、成長率等）における大きな不整合のため、高品質四元ＡｌＩｎＧａＮエピタキシャル層を達成することは、困難であることが以前に報告されている。［参考文献１５−１８］
四元クラッド層に対する便宜的代替は、大きな活性領域体積または高含有量ＩｎＧａＮ導波層（ＧａＮクラッド層を伴う）を使用して、十分な横方向のモード閉じ込めを提供することである。［参考文献１９，２０］発明者らは、以前に、紫色［参考文献２１］および純青色［参考文献２２］領域のスペクトル内において、ＡｌＧａＮ−クラッドがないＬＤのｃｗ動作を検証し、本設計の実行可能性を実証した。
【０００８】
本発明は、半極性（２０−２１）自立ＧａＮ基板上に成長されたＡｌＧａＮ−クラッドのないＬＤから、５０６．４ｎｍ  ＲＴレージングを提供することによって、これらの開発を改良する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来技術における制限を克服し、かつ本明細書を熟読し、理解することによって明白となるであろう、他の制限を克服するために、本発明は、半極性｛２０−２１｝（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ基板およびＩｎＧａＮ／（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ系活性領域を採用する、レーザダイオード等の半極性ＩＩＩ族窒化物系ヘテロ構造を製作するための技術について説明する。さらに、本発明の半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードは、１つ以上のエッチングされたファセットミラーを伴う、キャビティを採用する。エッチングされたファセットミラーは、レーザダイオードのキャビティまたはストライプの配向および寸法を任意に制御する能力を提供し、それによって、レーザダイオードの電気および光学特性の制御を可能にする。
【００１０】
本発明は、特に、緑色スペクトル範囲内における、そのようなレーザダイオードの構造、電気、および光学特性を改善するための、新規構造およびエピタキシャル成長方法の両方の特徴を提示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
次に、図面を参照する（同一参照番号は、全体を通して、対応する部分を表す）。
【図１】図１は、本発明の実施形態、すなわち、ファセットミラーを伴う、キャビティを採用する、ＡｌＧａＮクラッドのない半極性（２０−２１）ＩＩＩ族窒化物系ヘテロ構造素子を例証する。
【図２】図２は、代表的エッチングされたファセット断面を示す、本発明に従って製作された試験構造の走査電子顕微鏡画像である。
【図３】図３は、代表的エッチングされたファセット表面形態の概観を示す、本発明に従って製作された試験構造の走査電子顕微鏡画像である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従って、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードを製作するためのプロセスステップを示す、流れ図である。
【図５】図５は、図１のＬＤの対応する屈折率プロファイルおよび計算された光学モード強度のグラフであって、横方向閉じ込め係数（Ｇ）は、３．１％であるように計算された。
【図６Ａ】図６（ａ）は、高反射率（ＨＲ）ファセットコーティングの適用の前（実線）および後（破線）に製造された３ｘ１５００μｍ２ＬＤ素子のパルス光−電流−電圧（Ｌ−Ｉ−Ｖ）特性のグラフである。
【図６Ｂ】図６（ｂ）は、ＨＲコーティングされたＬＤのパルスレージングスペクトル（５０４．２ｎｍ）のグラフであって、差し込み図は、クリアな遠視野像（ＦＦＰ）を伴う、動作下のウエハ上素子の写真である。
【図７】図７は、電流密度への自発放出ＥＬピーク波長（黒色正方形）および半値全幅（ＦＷＨＭ）（黒色円形）の依存度のグラフであって、５００ｎｍ  ｃ−平面ＬＤ（ＯＳＲＡＭ）（１−１０ｋＡ／ｃｍ２）に対するピークＥＬ波長データ（白色正方形）もまた、比較のために示され、差し込み図は、成長直後のＬＤエピタキシャルウエハの蛍光顕微鏡画像を示す。
【図８Ａ】図８（ａ）は、（２０−２１）緑色ＬＤに対するパルスＬ−Ｉ−Ｖ特性のグラフであって、測定は、自己加熱効果を回避するために、０．０１％のデューティサイクルで、２０から６０℃の範囲の段階温度で行った。
【図８Ｂ】図８（ｂ）は、パルス動作下の閾値電流（Ｉｔｈ）（黒色正方形）およびレージング波長（黒色円形）の温度依存度のグラフであり、約１３０Ｋの特性温度（ＴＯ）値が、適合によって予測された。
【図９】図９は、固定駆動電流（１３００ｍＡ）時における、パルス動作下のデューティサイクルへのレージング波長の依存度のグラフであり、レージング波長は、１％を超えるデューティサイクルに対する素子自己加熱によって、赤方偏移し、差し込み図は、７％のデューティサイクル時のレージングスペクトル（５０６．４ｎｍ）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
好ましい実施形態の以下の説明では、本明細書の一部を形成し、本発明が実践され得る特定の実施形態の一例として示される、付随の図面が参照される。他の実施形態が利用され得、構造的変化は、本発明の範囲から逸脱することなく成され得ることを理解されたい。
【００１３】
（概要）
本発明は、半極性（２０−２１）ＧａＮ基板上に成長された、単純なＡｌＧａＮクラッドのないエピタキシャル構造を伴う、電気的に駆動されるＩｎＧａＮ系レーザダイオード（ＬＤ）を開示する。素子は、横方向光学モード閉じ込めを提供するために、Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ導波層を採用した。ＡｌＧａＮクラッドのないＩＩＩ族窒化物ＬＤに対して報告された最長である、５０６．４ｎｍの最大レージング波長が、パルス動作下、観察された。コーティングされていないエッチングされたファセットを伴う、屈折率導波型ＬＤに対する閾値電流密度（Ｊｔｈ）は、２３ｋＡ／ｃｍ２であって、高反射率（ＨＲ）コーティングの適用後は、１９ｋＡ／ｃｍ２であった。約１３０Ｋの特性温度（Ｔ０）値および約０．０５ｎｍ／Ｋの波長赤方偏移が、確認された。
【００１４】
（素子構造）
図１は、本発明の実施形態、すなわち、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系ヘテロ構造素子を例証する。具体的には、素子は、半極性｛２０−２１｝ＧａＮ基板１００上に成長され、２μｍ  ＧａＮ：Ｓｉクラッド層１０２と、５０ｎｍ  Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ：Ｓｉｂ分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ）導波層１０４と、公称４ｎｍ  Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎ量子井戸（ＱＷ）および１０ｎｍ  Ｉｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ障壁を伴う３周期多重量子井戸（ＭＱＷ）スタックを備える活性層１０６と、１０ｎｍ  Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ：Ｍｇ電子ブロッキング層（ＥＢＬ）１０８と、５０ｎｍ  Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ：Ｍｇ分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ）導波層１１０と、５００ｎｍ  ＧａＮ：Ｍｇクラッド層１１２と、１００ｎｍ  ｐ＋＋−ＧａＮ接点１１４とを含む半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードを備えている。
【００１５】
半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードは、端面発光レーザダイオードとして構成され得る。代替として、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードは、垂直キャビティ、例えば、ＶＣＳＥＬを伴う、平滑なエッチングされた側壁を有し得る。最後に、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードは、受動的キャビティおよび／または可飽和吸収体を有し得る。
【００１６】
（エッチングされたファセットミラー）
図１の半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードは、好ましくは、１つ以上のエッチングされたファセットミラーを採用する。これらのエッチングされたファセットミラーは、レーザダイオードのキャビティまたはストライプの配向および寸法を任意に制御する能力を提供し、それによって、レーザダイオードの電気および光学特性の制御を可能にする。
【００１７】
半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードは、エッチングされたミラーファセットからの光学フィードバックを採用し得る。例えば、エッチングされたミラーファセットは、光学利得を半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードに提供し得る。
【００１８】
代替として、エッチングされたミラーファセットは、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系ヘテロ構造素子内の光学フィードバックを抑制し得る。そのような構成では、エッチングされたミラーファセットは、角度付けられ、垂直プロファイルを回避し得る。
【００１９】
図２は、本発明に従って製作された、試験構造の走査電子顕微鏡画像であって、代表的エッチングされたファセット２００の断面を示す。ファセット２００は、１．７８μｍの高さおよび略垂直プロファイルを有する。
【００２０】
図３もまた、本発明に従って製作された、試験構造の走査電子顕微鏡画像であって、代表的エッチングされたファセット３００の表面形態の概観を示す。ファセット３００は、１．７６μｍの高さおよび５．０４μｍの幅を有し、極端に平坦かつ平滑なエッチングされたファセット３００であるように示される。図３はまた、８８２ｎｍの組み合わせられた高さを有する、Ｐｄ接点３０２およびＡｕパッド３０４と、２１２ｎｍの高さを有する、ＳｉＯ２絶縁体３０６とを示す。参照番号３０８は、リッジ側壁上の不完全にエッチングされたＳｉＯ２を示す。
【００２１】
（素子製作）
図４は、本発明の一実施形態に従って、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードを製作するためのプロセスステップを示す、流れ図である。具体的には、これらのステップは、図１に示されるように、フォトリソグラフィ、金属および絶縁体堆積、エッチングされたミラーの形成等を使用して、｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物基板上に、レーザダイオードを形成する、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎエピタキシャル構造を製作するために使用され得る。
【００２２】
方法は、以下のステップを備え得る。
【００２３】
ブロック４００は、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物基板を提供するステップを表す。
【００２４】
ブロック４０２は、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物基板の表面上に、２μｍ  ＧａＮ：Ｓｉクラッド層をエピタキシャルに堆積するステップを表す。
【００２５】
ブロック４０４は、２μｍ  ＧａＮ：Ｓｉクラッド層上に、５０ｎｍ  Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ：Ｓｉ分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ）導波層をエピタキシャルに堆積するステップを表す。
【００２６】
ブロック４０６は、５０ｎｍ  Ｉｎ０．０３Ｇａ０．９４Ｎ：Ｓｉ  ＳＣＨ導波層上に、ＩｎＧａｎ／（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ  ＭＱＷ構造を備える活性層をエピタキシャルに形成するステップを表す。ＩｎＧａｎ／（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ  ＭＱＷ構造は、典型的には、本実施形態では、公称４ｎｍ  Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎ量子井戸および１０ｎｍ  Ｉｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ障壁を伴う、３周期ＭＱＷスタックである障壁層間に狭入される複数の量子井戸層を備えている。本ブロックは、障壁層を堆積後、量子井戸層が続き、最終層が、障壁層となる、反復ステップを含み得る。
【００２７】
ブロック４０８は、活性領域上に、１０ｎｍ  Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ：Ｍｇ電子ブロッキング層（ＥＢＬ）をエピタキシャルに堆積するステップを表す。
【００２８】
ブロック４１０は、１０ｎｍ  Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ：Ｍｇ  ＥＢＬ上に、５０ｎｍ  Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ：Ｍｇ  ＳＣＨ導波層をエピタキシャルに堆積するステップを表す。
【００２９】
ブロック４１２は、５０ｎｍ  Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ：Ｍｇ  ＳＣＨ導波層上に、５００ｎｍ  ＧａＮ：Ｍｇクラッド層をエピタキシャルに堆積するステップを表す。
【００３０】
ブロック４１４は、５００ｎｍ  ＧａＮ：Ｍｇクラッド層上に、１００ｎｍ  ｐ＋＋−ＧａＮ接点をエピタキシャルに堆積するステップを表す。
【００３１】
ブロック４１６は、１００ｎｍ  ｐ＋＋−ＧａＮ接点を堆積後、素子構造を冷却し、および／またはファセットコーティング、ＤＢＲの作成、保護層の堆積、ダイシング、劈開等の素子構造の製作の際に必要な他のステップを行うステップを表す。
【００３２】
ブロック４１８は、方法の最終結果である、図１に示される、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物レーザダイオード構造等の素子を表す。
【００３３】
好ましくは、半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物レーザダイオード構造は、緑色光である波長において、ピーク強度、すなわち、約４９０ｎｍ以上、好ましくは、約５００ｎｍ以上、より好ましくは、約５０４ｎｍ以上、最も好ましくは、約５０６ｎｍ以上を有する光を放出する。
【００３４】
種々の代替では、素子は、端面発光レーザ、スーパールミネセントダイオード、光学増幅器、フォトニック結晶（ＰＣ）レーザ、または垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を備え得る。
【００３５】
劈開ファセットを伴う、従来技術レーザダイオードは、キャビティ長寸法および結晶学的配向によって限定され、したがって、光学／電気特性の制御が、限定されることに留意されたい。対照的に、本発明の半極性｛２０−２１｝ＩＩＩ族窒化物系レーザダイオードは、そのように限定されない。本発明は、キャビティ（素子）寸法の任意の制御を提供する。劈開を採用する、従来技術は、対照的に、結晶学的および機械的理由によって、キャビティが、ある結晶学的配向に沿って整列される場合のみ、良好な劈開ミラーを形成することができるように、例えば、約４００ミクロンより大きい長さに限定される。
【００３６】
加えて、本発明は、設計者に、ウエハの小部分上に隣接して、可変寸法の素子を配置させ、それによって、レーザのための内部パラメータ、例えば、モード利得、損失、効率等のより簡単な抽出を可能にする。さらに、本発明は、ファセット変動を最小限にし、それによって、異なるキャビティ配向の直接比較を可能にする。
【００３７】
最後に、本発明はまた、リソグラフィ、堆積、およびエッチングのみを伴うので、エピタキシャル特性評価のためのより容易かつ迅速なフィードバック機構を提供する。
【００３８】
（実験結果）
発明者らによって行われた実験では、半極性（２０−２１）ＬＤは、大気圧金属有機化学蒸着（ＡＰ−ＭＯＣＶＤ）によって、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって提供された、（２０−２１）配向自立ＧａＮ基板上に成長された。本簡略化されたＡｌＧａＮクラッドのない構造は、ＡｌＧａＮ関連亀裂問題を回避するのに有用であり、また、ＬＤエピタキシャルウエハのための成長時間の大幅な短縮につながる。成長直後のエピタキシャルウエハは、ＲＴフォトルミネセンス（ＰＬ）および蛍光顕微鏡（ＦＬＭ）によって特性評価した。ＬＤエピタキシャルウエハは、ｃ−軸の面内投影に沿って、リッジを従来のリソグラフィパターン化およびドライエッチングすることによって形成される、可変幅のストライプを伴う、リッジ導波路ＬＤとして加工された。標準的リフトオフプロセスを酸化物絶縁体に対して使用後、−ｐ−電極に対して、Ｐｄ／Ａｕ金属堆積を行った。レーザミラーファセットは、ドライエッチングによって形成し、背面Ａｌ／Ａｕ接点は、ｎ−電極に対して使用した。本研究において報告されたすべての測定は、３ｘ１５００μｍ２素子上で行った。
【００３９】
製作完了後、パッケージ化されず、かつコーティングされていないレーザダイオードの電気およびルミネッセンス特性を、自己加熱効果を最小限にするために、パルス動作下、素子のウエハ上プロービングによって測定した。別様に指定されない限り、１００ｎｓのパルス幅および１ｋＨｚの繰り返し率（０．０１％のデューティサイクルをもたらす）が、この章を通して、測定のために使用された。閾値を下回る、自発放出スペクトルを、Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＵＳＢ  ２０００＋アレイスペクトロメータ（スペクトル分解能１ｎｍ）に接続された光ファイバを通して、収集した。すべてのレージングスペクトルは、単一ＬＤファセットから、０．０５ｎｍの分解能を伴う、Ａｎｄｏ  ＡＱ−６３１５Ａ光学スペクトル分析器（ＯＳＡ）内へと配線された多重モードファイバに、出力光を結合することによって収集した。コーティングされていないＬＤを試験後、ＨＲファセットコーティングを、ＳｉＯ２およびＴａ２Ｏ５  ＤＢＲを用いて、Ｖｅｅｃｏ  Ｎｅｘｕｓイオンビーム蒸着（ＩＢＤ）システムを使用して、正面および背面ファセットの両方に塗布した。正面および背面ＨＲコーティングに対する予測電力反射率は、それぞれ、８０および９７％であった。ＬＤは、ＨＲコーティングの塗布後、再試験を行った。
【００４０】
図１のＬＤエピタキシャル構造に対する、屈折率プロファイル（５２０ｎｍの波長の場合）および市販のＴＣＡＤソフトウェア（Ｓｙｎｏｐｓｙｓ）を使用して計算された光学モード強度は、図５に示される。約３．１％の横方向閉じ込め係数（Γ）が、構造に対して予測される。モデル化のさらなる詳細は、他で提供される。［参考文献２０］
図６（ａ）は、ＨＲファセットコーティングの塗布前（実線）および後（破線）に測定された、３ｘ１５００μｍ２  ＬＤ素子のパルス光−電流−電圧（Ｌ−Ｉ−Ｖ）特性のグラフである。予測閾値電流（Ｉｔｈ）は、約１１２５および８５０ｍＡであり、それぞれ、約２３および１９ｋＡ／ｃｍ２の閾値電流密度（Ｊｔｈ）に対応する。期待通り、ミラー損失の低下は、Ｊｔｈの減少および付随するスロープ効率の低下につながった。［参考文献２３］ファセットをＨＲ−コーティングする前および後の閾値電圧（Ｖｔｈ）は、それぞれ、約１７．５および１６Ｖであった。比較的に高い閾値電流および電圧は、最適化されていないエピタキシャル構造およびドーピングプロファイルに起因する。
【００４１】
図６（ｂ）は、ＨＲコーティングされたＬＤのレージングスペクトルを示し、５０４．２ｎｍにおいてレージングピークが観察された。すべてのパルス測定は、ＲＴにおいて、０．０１％デューティサイクルで行った。差し込み図は、クリアな遠視野像（ＦＦＰ）を伴う、動作下のウエハ上素子の写真を示す。
【００４２】
図７は、電流密度への自発放出ＥＬピーク波長（黒色正方形）および半値全幅（ＦＷＨＭ）（黒色円形）の依存度のグラフであり、５００ｎｍ  ｃ−平面ＬＤに対するピークＥＬ波長データ（白色正方形）［参考文献３］（ＯＳＲＡＭ）（１−１０ｋＡ／ｃｍ２）もまた、比較のために示される。１−１０ｋＡ／ｃｍ２電流密度範囲では、半極性（２０−２１）ＬＤ素子に対する青方偏移は、可能性として、ＱＣＳＥの大幅減少のため、ｃ−平面ＬＤに対するものより遥かに小さいことに留意されたい。半極性ＬＤに対するＪｔｈは、２倍高かいが、レージング波長は、ｃ−平面ＬＤより長く、さらに長いレージング波長が、比較的に高いＪｔｈを減少させることによって、達成することができることを示している。低電流密度（＜１ｋＡ／ｃｍ２）におけるＦＷＨＭ値（データ図示せず）は、緑色放出（２０−２１）ＱＷに対して以前に報告された値［参考文献１１］に優る。
【００４３】
図７における差し込み図は、成長直後のＬＤエピタキシャルウエハの蛍光顕微鏡画像を示す。いくつかの暗点（非放射再結合領域を示す）が観察され、ＭＱＷの良好なエピタキシャル品質を示唆した。
【００４４】
図８（ａ）は、段階温度の関数として、（２０−２１）緑色ＨＲコーティングされたＬＤに対するパルスＬ−Ｉ−Ｖ特性のグラフであり、自己加熱効果を回避するために、０．０１％のデューティサイクルで、２０から６０℃の範囲の段階温度で測定を行った。測定は、自己加熱効果を最小限にするために、パルス動作（０．０１％デューティサイクル）下で行った。期待通り、広げられた利得スペクトルおよびＱＷからのキャリア漏出の増加のため、Ｉｔｈは、温度上昇に伴って、増加する。
【００４５】
図８（ｂ）は、パルス動作下の段階温度への閾値電流（Ｉｔｈ）（黒色正方形）およびレージング波長（黒色円形）の温度依存度のグラフである。約１３０Ｋの特性温度（Ｔ０）値は、絶対温度に対して、ｌｎ（Ｉｔｈ）を適合することによって予測した。Ｔ０値は、ｃ−平面緑色ＬＤに対する９０Ｋ（ｍ−平面）［参考文献８］および１２０−２００Ｋの報告値と比較して妥当である。［参考文献３−５］レージング波長はまた、バンドギャップの熱的に誘発された減少に起因して、温度上昇に伴って赤方偏移した（０．０５ｎｍ／Ｋ）。約０．０５６ｎｍ／Ｋ（ｍ−平面）［参考文献８］および０．０２２−０．０４ｎｍ／Ｋ（ｃ−ｐｌａｎｅ）［参考文献３−５］の温度依存性レージング波長偏移が、緑色ＬＤに対して、以前に報告されている。レージングは、５０６ｎｍの最大レージング波長で、最大６０℃まで観察された。
【００４６】
図９は、パルス動作下のデューティサイクルの関数として、１３００ｍＡの固定電流におけるレージング波長を示す。パルス幅は、１００ｎｓに固定し、繰り返し率は、１から７００ｋＨｚまで変動され、効果的にデューティサイクルを変動させた。レージング波長は、１％を超えるデューティサイクルに対する素子自己加熱によって、赤方偏移する。レージング波長は、０．５％デューティサイクルより下で安定し、その後、素子の自己加熱によって、デューティサイクルの増加に伴って、赤方偏移した。レージングは、５０６．４ｎｍの最大レージング波長を用いて、最大７％デューティサイクルまで観察された（スペクトルは、差し込み図に示される）。
【００４７】
結論として、ＩｎＧａＮ導波層を伴う、半極性（２０−２１）ＡｌＧａＮクラッドのない緑色ＬＤが実証された。５０６．４ｎｍの最大レージング波長が、パルス動作下、達成された。レージングの開始までのスペクトル青方偏移は、ｃ−平面５００ｎｍ  ＬＤより大幅に小さく、長波長ＬＤに対する非極性／半極性配向の利点を裏付ける。
【００４８】
（可能性のある修正および変形例）
本発明のいくつかの可能性のある修正および変形例が存在する。
【００４９】
例えば、ＩＩＩ族窒化物基板以外の基板材料を、本発明を実践する際に使用することができる。さらに、｛２０−２１｝以外の半極性配向を伴う基板を使用し得る。基板はまた、いくつかの事例では、薄化および／または研磨され得る。
【００５０】
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ量子井戸およびヘテロ構造設計における変形例は、本発明の範囲から逸脱することなく、可能である。種々の種類の利得導波型および屈折率導波型レーザダイオード構造を製作することができる。さらに、特定の厚さおよび組成物、成長される量子井戸の数、ならびに電子ブロッキング層の含有または省略も、特定の素子設計に伴って可変であって、本発明の代替実施形態で使用され得る。
【００５１】
説明される構造は、電気的励起素子である。光学的励起素子もまた、想定することができる。
【００５２】
層は、図１に描写されるように、ｎ−型、ｐ−型、非意図的ドープ（ＵＩＤ）、共ドープ、または半絶縁であり得、任意の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ合金ならびに望ましい特性を伴う他の材料から構成され得る。
【００５３】
異なる接点方式（二重側方接点、フリップチップおよびバックサイド接点（基板に対してｎ−接点、したがって、垂直素子構造を形成する）が挙げられるが、それらに限定されない）を、本発明の代替実施形態で採用することができる。さらに、接点（ｐ−型およびｎ−型接点の両方）は、異なる材料、例えば、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、ＺｎＯ等を使用し得る。
【００５４】
前述のエッチングされたファセットミラーは、レーザダイオード、例えば、端面発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネセントダイオード等に加えて、他の半導体素子のために使用され得る。
【００５５】
ファセットはまた、例えば、高反射率（ＨＲ）または抗反射（ＡＲ）コーティング、分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）ミラー等、異なるコーティングで塗布され、反射率を改変し得る。
【００５６】
（利点および改良点）
発明の目的は、種々の市販、産業、または科学用途のための光学源として使用するためである。例えば、半極性（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ端面発光レーザダイオードは、ＤＶＤプレーヤのための効率的単純光学ヘッドを提供し得る。（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ半極性レーザによって提供される、より短い波長（紫色レーザの場合）およびより小さいスポットサイズから生じる、別の用途は、高解像度印刷である。半極性レーザダイオードは、より低い閾値の可能性をもたらし、可視スペクトル（例えば、緑色（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎレーザ）のより長い波長領域で放出する、レーザダイオードを作製することさえ可能であり得る。これらの素子は、投写型ディスプレイおよび医療撮像において用途を見出し、また、効率的固体照明、高輝度照明ディスプレイの強力な候補であって、ＬＥＤによって達成することができるものより高い電力変換効率をもたらし得る。
【００５７】
（専門用語）
用語（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ、ＩＩＩ窒化物、ＩＩＩ族窒化物、窒化物、Ａｌ（１−ｘ−ｙ）ＧａｘＩｎｙＮ（０＜ｘ１および０＜ｙ＜１）、またはＡｌＩｎＧａＮは、本明細書で使用される場合、単一種、Ａｌ、Ｇａ、およびＩｎのそれぞれの窒化物、ならびにそのようなＩＩＩ族金属種の二元、三元、および四元組成を含むように、広義に解釈されることが意図される。故に、用語（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎは、そのような専門用語内に含まれる種として、化合物ＡＩＮ、ＧａＮ、およびＩｎＮ、ならびに三元化合物ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、およびＡｌＩｎＮ、ならびに四元化合物ＡｌＧａｌｎＮを含意する。（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）成分種のうちの２つ以上が存在する時、化学量論的割合ならびに「化学量論外」の割合（組成内に存在する（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）成分種のそれぞれに存在する相対モル比に関して）を含む、あらゆる可能性のある組成は、発明の広範囲内で採用することができる。故に、特定の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料を参照する本発明の議論は、これらの（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料の種々の他の種の形成に適用可能であることを理解されるであろう。さらに、発明の範囲内の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料はさらに、少量のドーパントおよび／または他の不純物あるいは含有材料を含み得る。
【００５８】
本発明はまた、一連の特定の結晶終端および極性を網羅する。本明細書を通して括弧｛｝の使用は、対称等価平面族を示す。したがって、｛２０−２１｝族は、（２０−２１）平面およびそのすべての対称等価平面族を含む。これらの対称等価平面は、２つの非ゼロのｈ、ｉ、またはｋミラー指数および非ゼロの１ミラー指数を保有する、種々の平面を含む。単一の結晶学的族内のすべての平面は、本発明の目的のために、等価であるが、極性は、成長プロセスの挙動に影響を及ぼし得る。
【００５９】
例えば、過去の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎレーザダイオードは、典型的には、ｃ−平面サファイア基板、ＳｉＣ基板、またはバルクＩＩＩ族窒化物基板上で成長される。各事例では、レーザダイオードは、通常、極性（０００１）ｃ−軸配向に沿って、成長される。サファイア基板上に成長される、レーザダイオードは、通常、ドライエッチングされたファセットを採用し、より高い損失、その結果、効率の低下につながる一方、ＳｉＣまたはバルクＩＩＩ族窒化物基板上に成長される、レーザダイオードは、概して、劈開ミラーファセットを有する。
【００６０】
しかしながら、前述のように、ＩＩＩ族窒化物系光電子および電子素子内の従来のｃ−平面量子井戸構造は、強力な圧電および自発分極の存在による、望ましくないＱＣＳＥに悩まされる。具体的には、ｃ−軸方向に沿った強力なビルトイン電場は、電子および正孔の空間的隔離を生じさせ、ひいては、制限されたキャリア再結合効率、減少した振動子強度、および赤方偏移放出をもたらす。
【００６１】
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ光電子素子内の自発および圧電分極効果を排除するアプローチの１つは、結晶の非極性平面上に素子を成長させることである。例えば、ＧａＮに関して、そのような平面は、等数のＧａおよびＮ原子を含有し、電荷中性である。さらに、後続非極性層は、相互に等価であって、したがって、結晶は、成長方向に沿って、分極されないであろう。ＧａＮ中の対称等価非極性平面の２つのそのような族は、集合的にａ−平面として知られる｛１１−２０｝族および集合的にｍ−平面として知られる｛１−１００｝族である。
【００６２】
ＧａＮ光電子素子内の分極効果を低減または可能性として排除する別のアプローチは、結晶の半極性平面上に素子を成長させることである。前述のように、用語「半極性平面」は、２つの非ゼロのｈ、ｉ、またはｋミラー指数および非ゼロの１ミラー指数を保有する、種々の平面を指すために使用することができる。ウルツ鉱結晶構造内の半極性平面のいくつかの実施例として、｛２０−２１｝、｛１０−１２｝、および｛１０−１４｝が挙げられるが、それらに限定されない。窒化物結晶の分極ベクトルは、そのような平面内にはなく、また、そのような平面に対して垂直でもないが、平面の表面垂線に対して、ある傾斜角度で存在する。
【００６３】
自発分極に加え、窒化物中に存在する第２の形態の分極は、圧電分極である。これは、非類似の組成物（したがって、異なる格子定数）の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ層が、窒化物ヘテロ構造内に成長される時に生じ得るように、材料が、圧縮または引張歪を被る時に生じる。例えば、ＧａＮテンプレート上の歪みＡｌＧａＮ層は、面内引張歪を有し、ＧａＮテンプレート上の歪みＩｎＧａＮ層は、面内圧縮歪を有するであろう。これは、両方とも、ＧａＮに対する格子整合に起因する。したがって、ＧａＮ上のＩｎＧａＮ量子井戸の場合、圧電分極は、ＩｎＧａＮおよびＧａＮの自発分極のそれとは反対の方向を示すであろう。ＧａＮに格子整合されたＡｌＧａＮ層の場合、圧電分極は、ＡｌＧａＮおよびＧａＮの自発分極のそれと同一の方向を示すであろう。
【００６４】
種々の半極性配向上に成長されたレーザダイオードの利点は、極性（０００１）ｃ−軸配向上に成長されたものと比較して、より低い分極誘起電場を有することである。理論的研究は、半極性配向上に成長された歪みＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）は、歪みｃ−平面ＩｎＧａＮ量子井戸を大幅に下回る有効正孔質量を有することが予期されることを示す。これは、極性（０００１）ｃ−軸配向において製作されたものと比較して、半極性（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎレーザダイオードの閾値の減少につながるはずである。
【００６５】
（参考文献）
以下の参考文献は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
［１］  Ｕ．  Ｓｔｅｅｇｍｕｅｌｌｅｒ，  Ｍ．  Ｋｕｅｈｎｅｌｔ，  Ｈ．  Ｕｎｏｌｄ，  Ｔ．  Ｓｃｈｗａｒｚ，  Ｍ．  Ｓｃｈｍｉｔｔ，  Ｋ．Ａｕｅｎ，  Ｒ．  Ｓｃｈｕｌｚ，  Ｃ．  Ｗａｌｔｅｒ，  Ｉ．  Ｐｉｅｔｚｏｎｋａ，  Ｓ．  Ｉｌｌｅｋ，  Ｈ．  Ｌｉｎｄｂｅｒｇ，  Ａ．  Ｇｏｍｅｚ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ，  Ｍ．  Ｆｕｒｉｔｓｃｈ，  Ｃ．  Ｌａｕｅｒ，  Ｕ．  Ｓｔｒａｕｓｓ，  および  Ｔｈｏｍａｓ  Ｈｏｅｆｅｒ：  Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  ７１９８  （２００９）  ７１９８０７．  
［２］  Ｄ．  Ｓ．  Ｓｉｚｏｖ，  Ｒ．  Ｂｈａｔ，  Ｊ．  Ｎａｐｉｅｒａｌａ，  Ｊ．  Ｘｉ，  Ｄ．  Ｅ．  Ａｌｌｅｎ，  Ｃ．  Ｓ．  Ｇａｌｌｉｎａｔ，  および  Ｃ．−Ｅ．  Ｚａｈ：  Ｏｐｔ．  Ｌｅｔｔ．  ３４  （２００９）  ３２８．  
［３］  Ｄ．  Ｑｕｅｒｅｎ，  Ａ．  Ａｖｒａｍｅｓｃｕ，  Ｇ．  Ｂｒｕ  ’ｄｅｒｌ，  Ａ．  Ｂｒｅｉｄｅｎａｓｓｅｌ，  Ｍ．  Ｓｃｈｉｌｌｇａｌｉｅｓ，  Ｓ．  Ｌｕｔｇｅｎ，  および  Ｕ．  Ｓｔｒａｕｂ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ９４  （２００９）  ０８１１１９．  
［４］  Ａ．  Ａｖｒａｍｅｓｃｕ，  Ｔ．  Ｌｅｒｍｅｒ，  Ｊ．  Ｍｕｌｌｅｒ，  Ｓ．  Ｔａｕｔｚ，  Ｄ．  Ｑｕｅｒｅｎ，  Ｓ．  Ｌｕｔｇｅｎ，  および  Ｕｗｅ  ＳｔｒａｕＢ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ９５  （２００９）  ０７１１０３．  
［５］  Ｔ．  Ｍｉｙｏｓｈｉ，  Ｓ．  Ｍａｓｕｉ，  Ｔ．  Ｏｋａｄａ，  Ｔ．  Ｙａｎａｍｏｔｏ，  Ｔ．  Ｋｏｚａｋｉ，  Ｓ．  Ｎａｇａｈａｍａ，  および  Ｔ．  Ｍｕｋａｉ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ２  （２００９）  ０６２２０１．  
［６］  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｐｅｃｋ  および  Ｓ．  Ｆ．  Ｃｈｉｃｈｉｂｕ：  Ｍａｔｅｒ．  Ｒｅｓ．  Ｂｕｌｌ．  ３４  （２００９）  ３０４．  
［７］  Ｙ．  Ｄ．  Ｌｉｎ，  Ｍ．  Ｔ．  Ｈａｒｄｙ，  Ｐ．  Ｓ．  Ｈｓｕ，  Ｋ．  Ｍ．  Ｋｅｌｃｈｎｅｒ，  Ｃ．  Ｙ．  Ｈｕａｎｇ，  Ｄ．  Ａ．  Ｈａｅｇｅｒ，  Ｒ．  Ｍ．  Ｆａｒｒｅｌｌ，  Ｋ．  Ｆｕｊｉｔｏ，  Ａ．  Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｙ，  Ｈ．  Ｏｈｔａ，  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｐｅｃｋ，  Ｓ．  Ｐ．  ＤｅｎＢａａｒｓ，  および  Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ２  （２００９）  ０８２１０２．  
［８］  Ｋ．  Ｏｋａｍｏｔｏ，  Ｊ．  Ｋａｓｈｉｗａｇｉ，  Ｔ．  Ｔａｎａｋａ，  および  Ｍ．  Ｋｕｂｏｔａ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．  ９４  （２００９）  ０７１１０５．  
［９］  Ａ．  Ｔｙａｇｉ，  Ｙ．  Ｄ．  Ｌｉｎ，  Ｄ．  Ａ．  Ｃｏｈｅｎ，  Ｍ．  Ｓａｉｔｏ，  Ｋ．  Ｆｕｊｉｔｏ，  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｐｅｃｋ，  Ｓ．  Ｐ．  ＤｅｎＢａａｒｓ，  および  Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  １  （２００８）  ０９１１０３．  
［１０］  Ｄ．  Ｓ．  Ｓｉｚｏｖ，  Ｒ．  Ｂｈａｔ，  Ｊ．  Ｎａｐｉｅｒａｌａ，  Ｃ．  Ｇａｌｌｉｎａｔ，  Ｋ．  Ｓｏｎｇ，  および  Ｃ．−Ｅ．  Ｚａｈ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ２  （２００９）  ０７１００１．  
［１１］  Ｙ．  Ｅｎｙａ，  Ｙ．  Ｙｏｓｈｉｚｕｍｉ，  Ｔ．  Ｋｙｏｎｏ，  Ｋ．  Ａｋｉｔａ，  Ｍ．  Ｕｅｎｏ，  Ｍ．  Ａｄａｃｈｉ，  Ｔ．  Ｓｕｍｉｔｏｍｏ，  Ｓ．  Ｔｏｋｕｙａｍａ，  Ｔ．  Ｉｋｅｇａｍｉ，  Ｋ．  Ｋａｔａｙａｍａ，  および  Ｔ．  Ｎａｋａｍｕｒａ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ２  （２００９）  ０８２１０１．  
［１２］  Ｙ．  Ｙｏｓｈｉｚｕｍｉ，  Ｍ．  Ａｄａｃｈｉ，  Ｙ．  Ｅｎｙａ，  Ｔ．  Ｋｙｏｎｏ，  Ｓ．  Ｔｏｋｕｙａｍａ，  Ｔ．  Ｓｕｍｉｔｏｍｏ，  Ｋ．  Ａｋｉｔａ，  Ｔ．  Ｉｋｅｇａｍｉ，  Ｍ．  Ｕｅｎｏ，  Ｋ．  Ｋａｔａｙａｍａ，  および  Ｔ．  Ｎａｋａｍｕｒａ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ２  （２００９）  ０９２１０１．  
［１３］  Ｓ．−Ｈ．  Ｐａｒｋ：  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ４２  （２００３）  Ｌ１７０．  
［１４］  Ａ．  Ｍ．  Ｆｉｓｃｈｅｒ，  Ｚ．  Ｗｕ，  Ｋ．  Ｓｕｎ，  Ｑ．  Ｗｅｉ，  Ｙ．  Ｈｕａｎｇ，  Ｒ．  Ｓｅｎｄａ，  Ｄ．  Ｉｉｄａ，Ｍ．  Ｉｗａｙａ，  Ｈ．  Ａｍａｎｏ，  および  Ｆ．  Ａ．  Ｐｏｎｃｅ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ２  （２００９）  ０４１００２．  
［１５］  Ｍ．  Ｅ．  Ａｕｍｅｒ，  Ｓ．  Ｆ．  ＬｅＢｏｅｕｆ，  Ｆ．  Ｇ．  Ｍｃｉｎｔｏｓｈ，  および  Ｓ．  Ｍ．  Ｂｅｄａｉｒ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ７５  （１９９９）  ３３１５．  
［１６］  Ｙ．  Ｌｉｕ，  Ｔ．  Ｅｇａｗａ，  Ｈ．  Ｉｓｈｉｋａｗａ，  および  Ｔ．  Ｊｉｍｂｏ：  Ｊ．  Ｃｒｙｓｔ．  Ｇｒｏｗｔｈ  ２５９  （２００３）  ２４５．  
［１７］  Ｓ．  Ｚｈｏｕ，  Ｍ．  Ｆ．  Ｗｕ，  Ｓ．  Ｄ．  Ｙａｏ，  Ｊ．  Ｐ．  Ｌｉｕ，  および  Ｈ．  Ｙａｎｇ：  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ  ５１５  （２００６）  １４２９．  
［１８］  Ｔ．  Ｙｕ，  Ｙ．  Ｐａｎ，  Ｚ．  Ｙａｎｇ，  Ｋ．  Ｘｕ，  および  Ｇ．  Ｚｈａｎｇ：  Ｊ．  Ｃｒｙｓｔ．  Ｇｒｏｗｔｈ  ２９８  （２００７）  ２１１．  
［１９］  Ｋ．  Ｍ．  Ｋｅｌｃｈｎｅｒ，  Ｙ．  Ｄ．  Ｌｉｎ，  Ｍ．  Ｔ．  Ｈａｒｄｙ，  Ｃ．  Ｙ．  Ｈｕａｎｇ，  Ｐ．  Ｓ．  Ｈｓｕ，  Ｒ．Ｍ．  Ｆａｒｒｅｌｌ，  Ｄ．  Ａ．  Ｈａｅｇｅｒ，  Ｈ．  Ｃ．  Ｋｕｏ，  Ｆ．  Ｗｕ，  Ｋ．  Ｆｕｊｉｔｏ，  Ｄ．  Ａ．  Ｃｏｈｅｎ，  Ａ．  Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｙ，  Ｈ．  Ｏｈｔａ，  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｐｅｃｋ，  Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ，  および  Ｓ．  Ｐ．  ＤｅｎＢａａｒｓ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ２  （２００９）  ０７１００３．  
［２０］  Ｃ．−Ｙ．  Ｈｕａｎｇ，  Ｙ．−Ｄ．  Ｌｉｎ，  Ａ．  Ｔｙａｇｉ，  Ａ．  Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｙ，  Ｈ．  Ｏｈｔａ，  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｐｅｃｋ，  Ｓ．  Ｐ．  ＤｅｎＢａａｒｓ，  および  Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ：  ｔｏ  ｂｅ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  
［２１］  Ｒ．  Ｍ．  Ｆａｒｒｅｌｌ，  Ｄ．  Ｆ．  Ｆｅｅｚｅｌｌ，  Ｍ．  Ｃ．  Ｓｃｈｍｉｄｔ，  Ｄ．  Ａ．  Ｈａｅｇｅｒ，  Ｋ．  Ｍ．  Ｋｅｌｃｈｎｅｒ，  Ｋ．  Ｉｓｏ，  Ｈ．  Ｙａｍａｄａ，  Ｍ．  ｓａｉｔｏ，  Ｋ．  Ｆｕｊｉｔｏ，  Ｄ．  Ａ．  Ｃｏｈｅｎ，  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｐｅｃｋ，  Ｓ．  Ｐ．  ＤｅｎＢａａｒｓ，  および  Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ：  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ４６  （２００７）  Ｌ７６１．  
［２２］  Ｋ．  Ｍ．  Ｋｅｌｃｈｎｅｒ，  Ｙ．−Ｄ．  Ｌｉｎ，  Ｍ．  Ｔ．  Ｈａｒｄｙ，  Ｐ．  Ｓ．  Ｈｓｕ，  Ｃ．−Ｙ．  Ｈｕａｎｇ，  Ｃ．  Ｈｏｌｄｅｒ，  Ｄ．  Ａ．  Ｈａｅｇｅｒ，  Ｒ．  Ｍ．  Ｆａｒｒｅｌｌ，  Ｈ．  Ｏｈｔａ，  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｐｅｃｋ，  Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ，  および  Ｓ．  Ｐ．  ＤｅｎＢａａｒｓ：ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ａｔ  ＩＣＮＳ−８，  ８ｔｈ  Ｉｎｔ．  Ｃｏｎｆ．  ｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，  ２００９．  
［２３］  Ｕ．  Ｓｔｒａｕｂ，  Ｓ．  Ｂｒｉｉｎｉｎｇｈｏｆｆ，  Ｍ．  Ｓｃｈｉｌｌｇａｌｉｅｓ，  Ｃ．  Ｖｉｅｒｈｅｉｌｉｇ，  Ｎ．  Ｇｍｅｉｎｗｉｅｓｅｒ，  Ｖ．  Ｋｕｍｍｌｅｒ，  Ｇ．  Ｂｒｕｄｅｒｌ，  Ｓ．  Ｌｕｔｇｅｎ，  Ａ．  Ａｖｒａｍｅｓｃｕ，  Ｄ．  Ｑｕｅｒｅｎ，  Ｄ．  Ｄｉｎｉ，  Ｃ．  Ｅｉｃｈｌｅｒ，  Ａ．  Ｌｅｌｌ，  および  Ｕ．  Ｔ．  Ｓｃｈｗａｒｚ：  Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  ６８９４  （２００８）  ６８９４１７．  
（結論）
ここで、本発明の好ましい実施形態の説明を結論付ける。本発明の１つ以上の実施形態の上述の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。本発明を包括的または開示される正確な形態に制限することを意図するものではない。多くの修正例および変形例が、上述の教示に照らして可能である。本発明の範囲は、本発明を実施するための形態によってではなく、本明細書に添付の請求項によって制限されることが意図される。
【図１】
2013510441.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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