(57)【要約】  III族窒化物構造体は、少なくとも４つの辺を有する底面を有する少なくとも一つの構造体ピラミッドを含む。構造体ピラミッドは、少なくとも４つの辺を有する底面を有する内側のピラミッドを含み、内側のピラミッドは第１のIII族窒化物で作製される。内側のピラミッドは、第２のIII族窒化物で作製された内側の第１の層、及び第３のIII族窒化物で作製された外側の第２の層で被覆され、第２のIII族窒化物は、第１のIII族窒化物よりも低いバンドギャップ、且つ第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有する。構造体ピラミッドの底面は細長くて、少なくとも一つの異方性量子ドットを生成する上部屋根をもたらす。III族窒化物構造体の製造方法は、基板を提供する段階；少なくとも一つの細長い開口を含むマスキングフィルムを基板上に提供する段階；基板上に第１のIII族窒化物を成長させる段階；第１のIII族窒化物上に第２のIII族窒化物の内側の第１の層を堆積する段階；第２のIII族窒化物上の第３のIII族窒化物の外側の第２の層を堆積する段階であって、第２のIII族窒化物が第１のIII族窒化物よりも低いバンドギャップ、且つ第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有する段階；を含む。
2015529005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４つの辺を有する底面を有する少なくとも一つの構造体ピラミッドを含むIII族窒化物構造体であって、前記構造体ピラミッドが、少なくとも４つの辺を有する底面を有する内側のピラミッドを含み、内側のピラミッドが第１のIII族窒化物で作製され、内側のピラミッドが、第２のIII族窒化物で作製された内側の第１の層、及び第３のIII族窒化物で作製された外側の第２の層で被覆され、第２のIII族窒化物が、第１のIII族窒化物よりも低いバンドギャップ、且つ第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有し、
前記構造体ピラミッドの底面は細長くて、少なくとも一つの異方性量子ドットを生成する上部屋根をもたらす、III族窒化物構造体。
【請求項２】
伸びの方向における構造体ピラミッドの底面の長さが、構造体ピラミッドの底面の幅よりも少なくとも０．２μｍ大きい、請求項１に記載のIII族窒化物構造体。
【請求項３】
伸びの方向における構造体ピラミッドの底面の長さが、構造体ピラミッドの底面の幅よりも少なくとも０．８μｍ大きい、請求項２に記載のIII族窒化物構造体。
【請求項４】
上部屋根の幅が、３００ｎｍ以下である、請求項１から３の何れか一項に記載のIII族窒化物構造体。
【請求項５】
上部屋根の長さが、上部屋根の幅よりも大きい、請求項１から４の何れか一項に記載のIII族窒化物構造体。
【請求項６】
構造体ピラミッド及び内側のピラミッドの各々が、六角形の底面を有する、請求項１から５の何れか一項に記載のIII族窒化物構造体。
【請求項７】
少なくとも一つの構造体ピラミッドが配される、第１のIII族窒化物の階層をさらに含む、請求項１から６の何れか一項に記載のIII族窒化物構造体。
【請求項８】
少なくとも一つの構造体ピラミッドの細長い底面の長手方向が、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に配向される、又は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°若しくは１８０°回転される、請求項７に記載のIII族窒化物構造体。
【請求項９】
少なくとも一つの構造体ピラミッドの細長い底面の長手方向が、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に配向される、又は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して６０°、１２０°若しくは１８０°回転される、請求項８に記載のIII族窒化物構造体。
【請求項１０】
基板を提供する段階；
少なくとも一つの細長い開口を含むマスキングフィルムを基板上に提供する段階；
基板上に第１のIII族窒化物を成長させる段階であって、それによって第１のIII族窒化物で作製され、少なくとも４つの辺を有する底面を有する内側のピラミッドが、少なくとも一つの細長い開口の位置で得られる段階；
第１のIII族窒化物上に第２のIII族窒化物の内側の第１層を堆積する段階；
第２のIII族窒化物上に第３のIII族窒化物の外側の第２の層を堆積する段階であって、第２のIII族窒化物が、第１のIII族窒化物よりも低いバンドギャップ、且つ第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有する段階；
を含み、
それによって、少なくとも４つの辺を有する細長い底面を有する少なくとも一つの構造体ピラミッドが、少なくとも一つの細長い開口の位置で得られ、それによって、少なくとも一つの構造体ピラミッドが、少なくとも一つの異方性量子ドットを有する上部屋根を有する、III族窒化物構造体の製造方法。
【請求項１１】
伸びの方向における細長い開口の長さが、細長い開口の幅よりも少なくとも０．２μｍ大きい、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
伸びの方向における細長い開口の長さが、細長い開口の幅よりも少なくとも０．８μｍ大きい、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１のIII族窒化物は、第１の層及び第２の層の堆積後の上部屋根の幅が、３００ｎｍ以下であるまで、基板上で成長する、請求項１０から１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
細長い開口が、長方形に接続された２つの半円の形状であり、長方形の幅が半円の直径に等しく、長方形の長さが０より大きい、請求項１０から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
基板上に第１のIII族窒化物の階層を成長させて、階層の上にマスキングフィルムを提供し、階層の上に第１のIII族窒化物が成長させる段階であって、基板上にマスキングフィルムを提供する前に実施される段階、をさらに含む、請求項１０から１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
細長い開口の長手方向が、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に配向される、又は階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°若しくは１８０°回転される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
細長い開口の長手方向が、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に配向される、又は階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して６０°、１２０°若しくは１８０°回転される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
III族窒化物構造体が、請求項１から９の何れか一項に記載のIII族窒化物構造体である、請求項１０から１７の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの構造体ピラミッドを含む、III族窒化物構造体に関する。また、本発明は、少なくとも一つの構造体ピラミッドを含む、III族窒化物構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のいくつかの用途は、本質的に、直線偏光に依存する。現在、偏光の生成は、デバイス効率の低下が不可避である、非偏光をフィルタリングすることによって、又は、レーザー装置における誘導放出によって偏光を直接生成することによって、受動的に主に製造される。
【０００３】
III族窒化物に関する関心は、近年急速に高まってきている。一つの理由は、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザーダイオード（ＬＤ）において利用され得るIII族窒化物の半導体特性である。
【０００４】
半導体量子ドット（ＱＤｓ）は、様々な発光ダイオードにおいて重要な役割を有する。例えば、発光ダイオード、又はレーザーダイオードの活性層に組み込まれたＱＤｓは、それらの効率を改善し得る。ＱＤｓから放出された光子は、時間相関し得る、及び／又は量子もつれし得る特定のエネルギーを有し、このような単一光子の特徴は、量子暗号用途（ＱＣＡ）、及び他の量子情報用途（ＱＩＡ）に期待されている。
【０００５】
これらの用途では、ＱＤは、個々の量子光源を示し、且つ、その後のデバイス加工を促進するために、制御可能な方法でＱＤが配され得ることが重要である。
【０００６】
ＱＤｓのための優先的な形成場所を提供するピラミッド構造化されたテンプレートは、ＱＤｓの位置制御を達成する方法である。ピラミッドは、成長層の上に、穴を有するマスクを配する段階、及び、成長層上でエピタキシャルに成長して、六角錐を形成する半導体材料を堆積する段階によって達成される。活性層を示す、他の一つの半導体の層は、ピラミッドの上に配され、活性層は今度、ピラミッドが作製されるように、同一の材料によって覆われる。活性層は、その周囲よりも低いバンドギャップを有するので、量子井戸（ＱＷ）を形成し、ピラミッドの先端で活性層の量子ドットが形成される。
【０００７】
鋭い発光ピークは、ＱＤｓの量子化されたエネルギーレベルを有する、３次元量子閉じ込めの証拠である。六角錐の頂点に配された、単一の位置制御されたＱＤｓは、鋭い発光線を与え得る。発光エネルギーは、ピラミッドにおける活性層の成長温度を変更することによって特定のエネルギー範囲内で調整され得る。加えて、様々なピラミッド上の単一のＱＤｓの発光線は、特定の方向に偏光される傾向にある。
【０００８】
このプロセスは、ＧａＮの六方晶のウルツ鉱結晶の対称性に起因して、｛１０１１｝の６つの等価面を備える＜０００１＞方向に成長したＧａＮピラミッド上のＩｎＧａＮのＱＤｓに関して働くことが示されてきた。これらの単一のＱＤｓの特徴、及び、制御可能な方法でそれらを製造する能力は、量子発光体（ＱＬＥ）としてのＱＤｓに関する可能性を示す。
【０００９】
光偏光の面内制御は、様々な範囲の科学的、及び技術的領域において非常に重量である。固体状態の光（ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ）用途に加えて、量子暗号の分野は、確定的な偏光ベクトルを有する光子を放出する信頼できる単一光子源を必要とする。このような偏光の確定的な単一光子源は好ましくは、狭いスペクトル線幅を有し、現代電子工学と互換性を有し、室温動作を可能にするべきである。
【００１０】
これらのＱＤｓの使い勝手を向上するために、放出された光子の偏光方向が変更され得るならば、より多くの方向を含むこと、及びそれらの追加の方向が制御可能であり得ることも好ましいであろう。そのため、代わりの直接の、又は少なくとも改善された、偏光の生成に関する要求が存在する。それ故、III族窒化物ピラミッドＱＤｓにおいて放出された光の偏光方向を制御することに関する要求が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の一つの目的は、上述の問題、及び欠点の内の少なくともいくつかを克服することである。本発明の一つの目的は、個別の、且つ確定的な偏光ベクトルを備える、位置制御された光源から放出された直線偏光の光子の直接生成を備えるIII族窒化物構造体を得ることである。本発明の一つの目的は、III族窒化物構造体から放出された光子の偏光方向を制御することである。本発明の一つの目的は、その放出された光子の偏光の所望の方向を有する光子源としてのIII族窒化物構造体を得ることである。本発明の一つの目的は、狭いスペクトル線幅を有する光子源としてのIII族窒化物構造体を得ることである。本発明の一つの目的は、現代電子工学に互換性があり、及び／又は室温動作可能な、その放出された光子の偏光の所望の方向を有する、光子源としてのIII族窒化物構造体を得ることである。
【００１２】
これらの、さらなる目的は、少なくとも４つの辺を有する底面を有する少なくとも一つの構造体ピラミッドを含むIII族窒化物構造体によって達成され、上記構造体ピラミッドは、少なくとも４つの辺を有する底面を有する内側のピラミッドを含み、内側のピラミッドは、第１のIII族窒化物で作製され、内側のピラミッドは、第２のIII族窒化物で作製された内側の第１の層、及び第３のIII族窒化物で作製された外側の第２の層によって被覆され、第２のIII族窒化物は、第１のIII族窒化物よりも低いバンドギャップ、且つ第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有し、上記構造体ピラミッドの底面は細長くて、少なくとも一つの異方性量子ドットを生成する上部屋根をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のIII族窒化物構造体は、偏光特性を有する。本発明のIII族窒化物構造体は、個別の、且つ確定的な偏光ベクトルを有する、位置制御された光源から放出された直線偏光光子の直接生成を可能にする。本発明のIII族窒化物構造体は、III族窒化物構造体から放出された光子の偏光方向の制御を可能にする。本発明のIII族窒化物構造体は、その放出された光子の偏光の所望の方向を有する光子源として用いられ得る。本発明のIII族窒化物構造体は、狭いスペクトル線幅を有する光子源として用いられ得る。本発明のIII族窒化物構造体は、その放出された光子の偏光の所望の方向を有する光子源として用いられ得る。III族窒化物構造体は、現代電子工学と互換性がある。室温動作が可能である。
【００１４】
また、上述の、さらなる目的、並びに、上述の優位点は、基板を提供する段階；基板上にマスキングフィルムを提供する段階であって、フィルムが少なくとも一つの細長い開口を含む段階；基板上で第１のIII族窒化物の成長段階であって、それによって第１のIII族窒化物で作製され、少なくとも４つの辺を有する底面を有する内側のピラミッドが少なくとも一つの細長い開口の位置で得られる段階；第１のIII族窒化物上に、第２のIII族窒化物の、内側の第１の層の堆積段階；第２のIII族窒化物上に、第３のIII族窒化物の、外側の第２の層の堆積段階であって、第２のIII族窒化物が第１のIII族窒化物よりも低いバンドギャップ、且つ第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有し、それによって少なくとも４つの辺を有する細長い底面を有する少なくとも一つの構造体ピラミッドが少なくとも一つの細長い開口の位置で得られ、それによって少なくとも一つの構造体ピラミッドが少なくとも一つの異方性量子ドットを有する上部屋根を有する段階；を含むIII族窒化物構造体の製造方法によって達成される。
【００１５】
本発明のさらなる目的、及び特徴は、本発明の実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】上からの六角錐、及び斜視図からのものを示す。
【図２】ピラミッドの成長時間に応じた、異なる屋根サイズを示す。
【図３】マスクにおける細長い穴、及び対応する六角錐を示す。
【図４】本発明によるIII族窒化物構造体に関する、ピラミッド底面の異なる伸びでの偏光レベルを示す。
【図５】いくつかの構造体ピラミッドを有する本発明によるIII族窒化物構造体のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上述のように、本発明は、少なくとも４つの辺を有する底面を有する少なくとも一つの構造体ピラミッドを含むIII族窒化物構造体に関するものであり、上記構造体ピラミッドは少なくとも４つの辺を有する底面を有する内側のピラミッドを含み、内側のピラミッドは第１のIII族窒化物で作製され、内側のピラミッドは第２のIII族窒化物で作製された内側の第１の層、及び第３のIII族窒化物で作製された外側の第２の層によって被覆され、第２のIII族窒化物は第１のIII族窒化物よりも低いバンドキャップ、且つ第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有し、上記構造体ピラミッドの底面は細長くて、少なくとも一つの異方性量子ドットを生成する上部屋根をもたらす。図１は、上からの、及び斜視図からの細長い六角錐を示し、上部屋根１００がはっきり見える。
【００１８】
内側の第１の層によって内側のピラミッドを被覆することによって、内側のピラミッドを覆う中間のピラミッドが得られる。外側の第２の層、つまりキャッピング層によって中間のピラミッドを被覆することによって、中間のピラミッド及び内側のピラミッドを覆う外側のピラミッドが得られる。第２のIII族窒化物が、第１のIII族窒化物、及び第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有するIII族窒化物を用いることによって、量子ドットが得られる、つまり三次元ポテンシャル井戸が得られる。量子ドットは、構造体ピラミッドの頂部で得られる。ピラミッドの底面を細長くすることによって、ピラミッドの上部屋根１００、２００が得られる。上部屋根は細長い。上部屋根を有することによって、少なくとも一つの異方性量子ドットが得られる。得られた異方性量子ドットは、例えば、量子ドットが細長い形状をとること、又は、異方性歪み場が存在することに起因し得る。量子ドットが異方性であるので、III族窒化物は、偏光の方向を受け取る。そのため、III族窒化物構造体は直線偏光特性を有する。偏光の方向は、量子ドットの伸び、つまり上部屋根の方向に関連し得る。偏光の方向は、ピラミッドの底面の伸びの方向に関連する。それによって、偏光の方向は、制御可能である。偏光の方向は、ピラミッドの底面の伸びを配向することによって制御可能である。
【００１９】
一実施形態では、第３のIII族窒化物は第１のIII族窒化物と同一である。
【００２０】
一実施形態では、伸びの方向における構造体ピラミッドの底面の長さは、構造体ピラミッドの底面の幅よりも少なくとも０．２μｍ大きい。一実施形態では、伸びの方向における構造体ピラミッドの底面の長さは、構造体ピラミッドの底面の幅よりも、少なくとも０．４μｍ、例えば少なくとも０．６μｍ、例えば少なくとも０．８μｍ、例えば少なくとも１μｍ大きい。一実施形態では、伸びの方向における構造体ピラミッドの底面の長さは、構造体ピラミッドの底面の幅よりも少なくとも０．８μｍ大きい。
【００２１】
一実施形態では、上部屋根の幅（Ｗ）は、３００ｎｍ以下である。一実施形態では、上部屋根の幅は、２００ｎｍ以下、例えば１５０ｎｍ以下、例えば１００ｎｍ以下である。
【００２２】
一実施形態では、上部屋根の長さ（Ｌ）は、上部屋根の幅（Ｗ）よりも大きい。
【００２３】
一実施形態では、少なくとも一つの異方性量子ドットは、上部屋根の方向における伸びを有する。一実施形態では、少なくとも一つの異方性量子ドットは、構造体ピラミッドの細長い底面の方向における伸びを有する。
【００２４】
一実施形態では、各構造体ピラミッド、及び各内側のピラミッドの底面は、図１、２、３及び５に示されるように、少なくとも６つ辺を有する。ピラミッドの底面が６つの辺を有するとき、ピラミッドは、六角形の底面を有する。一実施形態では、各構造体ピラミッド及び各内側のピラミッドは、六角形の底面を有する。一実施形態では、ピラミッドの各六角形の底面は、不規則な六角形である。一実施形態では、ピラミッドの各六角形の底面は細長い。一実施形態では、六角形の底面の２つ対向辺は、六角形の底面の他の対向辺よりも長い。一実施形態では、ピラミッドの各不規則な六角形は、楕円の六角形である。楕円の六角形は、楕円に内接した六角形である。
【００２５】
一実施形態では、上部屋根は、構造体ピラミッドの細長い底面の方向に配される。つまり上部屋根の伸びは、構造体ピラミッドの底面の伸びの方向に配される。そのため、上部屋根の長手方向は、構造体ピラミッドの細長い底面の長手方向に配される。
【００２６】
一実施形態では、構造体ピラミッドは角錐台である。一実施形態では、内側のピラミッドは角錐台である。
【００２７】
一実施形態では、III族窒化物構造体は、少なくとも一つの構造体ピラミッドが配される第１のIII族窒化物の階層をさらに含む。
【００２８】
階層を含む一実施形態では、少なくとも一つの構造体ピラミッドの細長い底面の長手方向は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に配向される、又は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°若しくは１８０°回転される。階層を含む一実施形態では、少なくとも一つの構造体ピラミッドの細長い底面の長手方向は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に配向される、又は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して６０°、１２０°若しくは１８０°回転される。図５ｂでは、［２１１０］、［１１２０］及び［１２１０］方向に平行に整列した屋根に対応する、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して、それぞれ、０°、６０°及び１２０°で成長したピラミッドが示される。III族窒化物の結晶構造のため、ピラミッドは、これらの方向に成長する。０°、６０°及び１２０°の配向が好ましい。なぜなら、六角錐の場合、細長い六角形の屋根をもたらすことになる一方で、３０°、９０°及び１５０°の配向がひし形の頂点をもたらすことになるからである。
【００２９】
一実施形態では、階層は第１のIII族窒化物で作製される。階層及び内側のピラミッドの両方において同一のIII族窒化物を用いることによって、内側のピラミッドにおける応力及び転位が低減される。一実施形態では、階層は、（０００１）配向したIII族窒化物ＧａＮで作製される。内側のピラミッドが同一のIII族窒化物ＧａＮにおいて成長するとき、内側のピラミッドの結晶構造は、下にあるＧａＮの結晶構造を模倣する。内側のピラミッドが適切な量の時間の間、成長を許されるとき、顕著な｛１１０１｝ファセット、又は側壁は、｛２１１０｝方向において引き延ばされた狭い屋根へ収束する。長すぎる時間の間成長が許される場合、細長い狭い屋根は、ピラミッドの細長い先端になり、短すぎる時間成長する場合、屋根は幅広のプラトー面になるであろう。
【００３０】
ガリウム窒化物等のウルツ鉱結晶構造の場合、量子ドットは、ピラミッド構造の（０００１）ファセットで優先的に核発生する。それによって、光子偏光ベクトル誘導を達成するために、ピラミッドの構造形状、及びサイズ（容積）に制限がある；つまり、３Ｄピラミッド構造は、狭い屋根へ収束可能な３より多い結晶ファセットを含むべきである。
【００３１】
一実施形態では、構造は、１つより多いピラミッドを有し、量子ドットを務める（ｈｏｓｔｉｎｇ）ピラミッドは、空間的に非常に近く、例えば２５μｍ未満、例えば１０μｍ未満、例えば約６μｍのピラミッド間距離で配され得る。一実施形態では、ピラミッドは、ある構造が個別の活性時に異なる偏光の光子を生成し得るように、異なる配向を有する；どのピラミッドがその瞬間に光学的に活性であるかを制御することによって、放出された光の偏光は、単一光子の強度まで全て動的に制御され得る。
【００３２】
上述のように、本発明は、基板を提供する段階；基板上にマスキングフィルムを提供する段階であって、フィルムが少なくとも一つの細長い開口を含む段階；基板上での第１のIII族窒化物を成長させる段階であって、それによって第１のIII族窒化物で作製され、少なくとも４つの辺を有する底面を有する内側のピラミッドが、少なくとも一つの細長い開口の位置で得られる段階；第１のIII族窒化物上に第２のIII族窒化物の内側の第１の層を堆積する段階；第２のIII族窒化物上に第３のIII族窒化物の外側の第２の層を堆積する段階であって、第２のIII族窒化物が、第１のIII族窒化物よりも低いバンドギャップ、且つ第３のIII族窒化物よりも低いバンドギャップを有し、それによって少なくとも４つの辺を有する細長い底面を有する少なくとも一つの構造体ピラミッドが少なくとも一つの細長い開口の位置で得られ、それによって少なくとも一つの構造体ピラミッドが少なくとも一つの異方性量子ドットを有する上部屋根を有する段階；を含むIII族窒化物構造体を製造するための方法にも関する。
【００３３】
図２は、いつピラミッドの成長が停止されたかに依存する、上部屋根の形状及びサイズを示す。成長時間が短すぎるならば、屋根は狭い屋根ではなく、幅広のプラトー２０１になるであろう。図における第１のピラミッドは、成長時間ｔ１で成長し、第２はｔ２で、第３はｔ３であり、図２に示される場合では、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３である。従って、細長いピラミッドの切断領域は、成長時間によって調節される。
【００３４】
マスキングフィルムにおける細長い開口は図３に示され、楕円形状がフィルムの開口であり、六角形形状が上からの、結果として得られるピラミッドを示す。図におけるＥは、開口の伸びを示す。また、０°、６０°及び１２０°の成長方向が、図３に示される。開口の配向に応じて、ピラミッドは異なる方向に成長する。
【００３５】
図４は、様々なＥ（図３を参照）に関して０±１０度の許容差（Ｔ）内での放出された光の偏光方向を予測するための可能性を示す。偏光誘導に関する可能性は、Ｅと共にほぼ線形に変動する。図４は、構造体ピラミッドの底面を引き延ばす際に偏光方向が達成されることを示す（Ｅは少なくとも０．２μｍ）。伸び（Ｅ）が増加するとき、偏光誘導可能性が増加する。Ｅが０．８μｍへ増加するとき、ＱＤ放射が屋根に平行に整列する可能性は、±１０度の許容差が適用される場合、約０．７５であり、大部分の用途に関して十分である。Ｅ＝１．０μｍに関して、ＱＤ放射が屋根に平行に整列する可能性は、±１０度の許容差が適用される場合、約０．９０へ増加し、多くの用途に関して十分である。Ｅが０．６μｍであるとき、偏光方向の明確な狭い分布が、異なる方向において観測される。
【００３６】
マスキングフィルムは、細長い開口が位置する場所以外で、III族窒化物の成長を抑制する。本方法は、詳細に上述したように、III族窒化物構造体の製造を可能にする。本方法によって得られるIII族窒化物構造体は、上述のように制御可能な偏光方向を示す。
【００３７】
一実施形態では、伸びの方向における細長い開口の長さは、細長い開口の幅よりも少なくとも０．２μｍ大きい。一実施形態では、伸びの方向における細長い開口の長さは、細長い開口の幅よりも少なくとも０．４μｍ、例えば少なくとも０．６μｍ、例えば少なくとも０．８μｍ、例えば少なくとも１μｍ大きい。一実施形態では、伸びの方向における細長い開口の長さは、細長い開口の幅よりも少なくとも０．８μｍ大きい。
【００３８】
一実施形態では、第１のIII族窒化物は、第１の及び第２の層の堆積後の上部屋根の幅が３００ｎｍ以下であるまで、基板上で成長する。一実施形態では、第１のIII族窒化物は、第１の及び第２の層の堆積後に上部屋根の幅が２００ｎｍ以下、例えば１５０ｎｍ以下、例えば１００ｎｍ以下であるまで、基板上で成長する。
【００３９】
第２の層は、好ましくは、単層より厚く、３００ｎｍより薄い。
【００４０】
一実施形態では、細長い開口は、長方形によって接続された２つの半円の形状であり、長方形の幅は半円の直径に等しく、長方形の長さ（Ｅ）は０より大きい。これは図３において見られ得る。この実施形態を説明するための代替的方法は、細長い開口が４つの丸みを帯びた角を備える長方形の形状であり、丸みを帯びた角の半径が長方形の幅の半分であり、長方形の長さが２つの半径より大きい、というものである。一実施形態では、細長い開口は、楕円の開口である。
【００４１】
一実施形態では、長方形の長さは、少なくとも０．２μｍである。一実施形態では、長方形の長さは、少なくとも０．４μｍ、例えば少なくとも０．６μｍ、例えば少なくとも０．８μｍ、例えば少なくとも１μｍである。一実施形態では、長方形の長さは、少なくとも０．８μｍである。
【００４２】
一実施形態では、本方法は、基板上に第１のIII族窒化物の階層を成長させる段階をさらに含み、階層の上にマスキングフィルムが提供され、階層の上に第１のIII族窒化物が成長し、その段階は、基板上にマスキングフィルムを提供する前に実施される。
【００４３】
階層の成長を含む一実施形態では、細長い開口の長手方向は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に配向される、又は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°若しくは１８０°回転される。階層の成長を含む一実施形態では、細長い開口の長手方向は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に配向される、又は、階層のIII族窒化物の［２１１０］方向に関して６０°、１２０°若しくは１８０°回転される。
【００４４】
一実施形態では、第１のIII族窒化物の成長は、ホモエピタキシャル成長である。
【００４５】
本方法の一実施形態では、III族窒化物構造体は、上述の実施形態による、及び／又は下記のようなIII族窒化物を含む、III族窒化物構造体である。
【００４６】
III族窒化物は、III族元素、つまり、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）及びウンウントリウム（Ｕｕｔ）の群に属する元素の窒化物である。
【００４７】
ガリウム、アルミニウム、インジウムまたはそれらの混合物を含む構造を成長させることによって、製造された構造は、ＬＥＤｓ又はＬＤｓに用いられ得る有利な半導体特性を有する。
【００４８】
一実施形態では、第１のIII族窒化物のIII族元素は、ガリウム、アルミニウム、インジウム又はそれらの混合物である。第１のIII族窒化物は、ガリウム窒化物、アルミニウム窒化物、又はインジウム窒化物等の単一のIII族窒化物であり得る。代わりに、第１のIII族窒化物は、ガリウム及びアルミニウム、又は、ガリウム及びインジウム、又は、ガリウム、アルミニウム及びインジウムの組み合わせ等の、金属の混合物を含む窒化物であり得る。第１のIII族窒化物は、ガリウム及びアルミニウムの混合物を含む窒化物であり得る。第１のIII族窒化物は、ガリウム窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウムガリウム窒化物、インジウムガリウム窒化物、又はインジウムアルミニウムガリウム窒化物であり得る。
【００４９】
一実施形態では、第２のIII族窒化物のIII族元素は、ガリウム、アルミニウム、インジウム又はそれらの混合物である。第２のIII族窒化物は、ガリウム窒化物、アルミニウム窒化物、又はインジウム窒化物等の、単一のIII族窒化物であり得る。代わりに、第２のIII族窒化物は、ガリウム及びアルミニウム、又は、ガリウム及びインジウム、又は、ガリウム、アルミニウム及びインジウムの組み合わせ等の、金属の混合物を含む窒化物であり得る。第２のIII族窒化物は、ガリウム及びアルミニウムの混合物を含む窒化物であり得る。第２のIII族窒化物は、ガリウム窒化物、アルミニウム窒化物、アルミニウムガリウム窒化物、インジウムガリウム窒化物、アルミニウムインジウム窒化物、又はインジウムアルミニウムガリウム窒化物であり得る。
【００５０】
一実施形態では、第３のIII族窒化物のIII族元素は、ガリウム、アルミニウム、インジウム又はそれらの混合物である。第３のIII族窒化物は、ガリウム窒化物、アルミニウム窒化物、又はインジウム窒化物等の、単一のIII族窒化物であり得る。代わりに、第３のIII族窒化物は、ガリウム及びアルミニウム、又は、ガリウム及びインジウム、又は、ガリウム、アルミニウム及びインジウムの組み合わせ等の、金属の混合物を含む窒化物であり得る。第３のIII族窒化物は、ガリウム及びアルミニウムの混合物を含む窒化物であり得る。第３のIII族窒化物は、ガリウム窒化物、アルミニウム窒化物、インジウム窒化物、アルミニウムガリウム窒化物、インジウムガリウム窒化物、又はインジウムアルミニウムガリウム窒化物であり得る。
【００５１】
一実施形態では、第１のIII族窒化物のIII族元素は、ガリウム、又は、ガリウムを含む金属の混合物である。第１のIII族窒化物は、ガリウム窒化物、又は、アルミニウムガリウム窒化物、インジウムガリウム窒化物若しくはインジウムアルミニウムガリウム窒化物等の、その１つがガリウムである金属の混合物を含む窒化物、であり得る。第１のIII族窒化物は、ガリウム窒化物であり得る。
【００５２】
一実施形態では、第２のIII族窒化物のIII族元素は、インジウム及びガリウムを含む金属の混合物である。第２のIII族窒化物は、インジウムガリウム窒化物、又は、インジウムガリウム窒化物若しくはインジウムアルミニウムガリウム窒化物等のインジウム及びガリウムを含む金属の混合物を含む窒化物、であり得る。第１のIII族窒化物は、インジウムガリウム窒化物であり得る。
【００５３】
一実施形態では、第３のIII族窒化物のIII族元素は、ガリウム、又は、ガリウムを含む金属の混合物である。第３のIII族窒化物は、ガリウム窒化物、又は、アルミニウムガリウム窒化物、インジウムガリウム窒化物若しくはインジウムアルミニウムガリウム窒化物等の、その１つがガリウムである金属の混合物を含む窒化物、であり得る。第１のIII族窒化物は、ガリウム窒化物であり得る。
【００５４】
一実施形態では、第１のIII族窒化物はガリウム窒化物であり、第２のIII族窒化物はインジウムガリウム窒化物であり、第３のIII族窒化物はガリウム窒化物である。
【００５５】
実験例
構造体の完全な構造は、前駆体としてのＮＨ３、トリメチルインジウム、及びトリメチルガリウムを用いて、水平の低圧ホットウォール金属有機化学気相法（ＭＯＣＶＤ）システムによって成長する。
【００５６】
ＩｎＧａＮ量子ドットは、ガリウム−窒化物（ＧａＮ）で作製された、選択的に成長した非対称の３Ｄナノ構造上にエピタキシャル成長した。ピラミッドは、ＵＶリソグラフィー／反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスによって生成された３０ｎｍ厚さのＳｉＮマスクにおける開口部を通して選択的に成長した。開口が従来のＵＶリソグラフィー／ＲＩＥプロセスによって生成される場合、開口の位置、密度及び領域は、μｍスケールで正確に制御され得る（電子ビームリソグラフィーが適用される場合、ｎｍスケール）。マスク開口部は、長方形の幅の半分に等しい半径Ｒ＝１．５μｍを有する丸みを帯びた長方形の正方配列（約６．３μｍのピッチ）から構成される。丸みを帯びた長方形の長さは、基板を横切って、それぞれ０．２μｍ、０．４μｍ、０．６μｍ、０．８μｍ及び１．０μｍの構造体ピラミッドの底面の伸びに対応する、０．２μｍステップのインセンスメント（ｉｎｃｅｎｓｅｍｅｎｔ）で３．０から４．０μｍへ変動する。
【００５７】
ＭＯＣＶＤ成長が、ＳｉＮのマスクを備えるＧａＮのこのようなテンプレート上で実施されるとき、成長はＳｉＮの開口において選択的に生じ、後に３ＤのＧａＮナノ構造へ発達する。選択的に成長した３ＤのＧａＮナノ構造の結晶構造は、下にあるＧａＮテンプレートの結晶構造を模倣するので、顕著な｛１１０１｝ファセットを備える（０００１）配向したＧａＮアイランドが、ＳｉＮの開口内で形成する。（０００１）と｛１１０１｝ファセットとの間の斜角は、およそ６２度であるので、｛１１０１｝ファセットは収束する。完全に対称なＳｉＮの開口の場合、｛１１０１｝ファセットは理想的には一点で収束する。
【００５８】
マスク開口部の見取り図は、上から見たような、結果として得られる六角錐と共に図３において示される。また、図３では、マスク開口部の伸びに関する内部パラメーターＥが示される。Ｅ＝０．０μｍは、円に相当する。ＳｉＮの開口の対称性が、伸びによって壊されるとき、｛１１０１｝ファセットは、（０００１）の狭い屋根に収束する。屋根の幅Ｗ及び長さＬは、図１に示されるように、それぞれ約９０ｎｍ及び１．２μｍであった。
【００５９】
ピラミッドの底面、並びに、それに続くＩｎＧａＮのＱＷｓ／ＱＤｓ及びＧａＮキャッピング層は、それぞれ１０３０℃、８００℃及び８００℃の成長温度で成長した。細長いピラミッドが上に成長するテンプレートは、１００ｎｍのＡｌＮの核形成層であり、続いて、２．０μｍのＧａＮ層が、（０００１）配向の軸上の４Ｈ−ＳｉＣ基板上に堆積された。ＧａＮピラミッドの底面、ＩｎＧａＮのＱＷｓ／ＱＤｓ、及びＧａＮキャッピング層の成長時間はそれぞれ、４５分、１分、及び１０分に設定された。
【００６０】
細長いピラミッドを含む得られた構造体は、ＳＥＭによって分析された。得られたＳＥＭ像が図５に示される。
【００６１】
ＩｎＧａＮのＱＤｓ／ＱＷｓの光学特性を調査するために、低温（４Ｋ）μＰＬセットアップが採用された。２６６ｎｍで動作する連続レーザーが、励起源として用いられた。レーザーは、反射対象を通って約１．５μｍのスポット直径に焦点が集められた。放射は同一の対象によって集められ、続いて、回転可能な直線偏光子へ、最終的に、２４００溝／ｍｍの格子、及び調査される波長領域において約３５０μｅＶのスペクトル分解能を有するモノクロメーター内へ誘導された。得られた構造体のピラミッドから放出された光子の偏光が調査された。構造体ピラミッドの底面の様々な伸びＥに関して、０及び±１０度の許容差（Ｔ）内で、放出された光の偏光方向を得るための確率は、図４に示される。
【００６２】
これまで、本発明の原則、好ましい実施形態、及び動作のモードを説明してきた。しかしながら、記載は、制限的なものではなく例示的なものとしてみなされるべきであり、本発明は、上述の特定の実施形態に限定されるべきではない。本発明の様々な実施形態の異なる特徴は、明示的に記載されたもの以外の組み合わせで組合わせられ得る。従って、以下の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範疇から逸脱することなく当業者によってそれらの実施形態において変更が為され得ることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ）】
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【図５ｂ）】
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【国際調査報告】
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