"少なくとも2つの層を含む複数の層を含み、前記複数の層の第1の層は、ナノ構造表面を有し、前記ナノ構造表面は、波配向構造パターンを有する、伸長リッジ要素の準周期性かつ異方性のアレイを含み、各リッジ要素は、波状断面を有し、実質的に、第1の方向に配向される、発光ダイオード。前記第1の層は、半導体層である、請求項1に記載の発光ダイオード。前記第1の層は、アルミニウム含有半導体を含む、請求項2に記載の発光ダイオード。前記アルミニウム含有半導体は、AlAs、AlGaAs、AlGaInP、AlGaN、およびAlGaInNから選択される、請求項3に記載の発光ダイオード。前記第1の層は、ガリウム含有半導体を含む、請求項2に記載の発光ダイオード。前記アルミニウム含有半導体は、GaP、GaAs、GaN、AlGaAs、AlGaInP、AlGaN、およびAlGaInNから選択される、請求項5に記載の発光ダイオード。前記ナノ構造表面は、発光表面である、請求項1に記載の発光ダイオード。前記ナノ構造表面は、前記複数の層の背面外側に配置される、請求項7に記載の発光ダイオード。前記ナノ構造表面は、前記複数の層の第2の層に隣接して配置される、内部表面である、請求項7に記載の発光ダイオード。前記第1の層は、少なくとも2つの半導体層間に配置される、透明無機材料を含む、請求項1に記載の発光ダイオード。前記複数の層は、サファイアAl2O3、シリコンSi、炭化ケイ素SiC、スピネルMgAl2O4、ネオジガレートNdGaO3、没食子酸リチウムLiGaO2、酸化亜鉛ZnO、酸化マグネシウムMgO、ガリウムリンGaP、ガリウムヒ素GaAs、および窒化ガリウムGaNから選択される、基板を含む、請求項1に記載の発光ダイオード。請求項1に記載の発光ダイオードを含む、素子。純窒化アルミニウム以外のアルミニウム含有半導体材料から形成され、波配向構造パターンおよび波状断面を有する、準周期性かつ異方性のアレイに配置される、複数の伸長要素であって、前記複数の伸長要素のうちの少なくともいくつかは、前記アルミニウム含有半導体材料の内側領域と、前記内側領域の第1の部分を被覆する、窒化アルミニウムを含有する第1の外側領域との断面構造を有する、複数の伸長要素を含む、硬質ナノマスク。前記内側領域の第2の部分を被覆し、波高点において、前記第1の外側領域と接続する、窒化アルミニウムを含有する第2の外側領域をさらに含み、前記第1の外側領域は、実質的に、前記第2の外側領域より厚い、請求項13に記載のナノマスク。前記アルミニウム含有半導体材料は、AlAs、AlGaAs、AlGaInP、AlGaN、およびAlGaInNから選択される、請求項13に記載のナノマスク。発光半導体素子を作製する方法であって、非晶質シリコンの層をアルミニウム含有半導体層の表面上に堆積するステップと、前記非晶質シリコンの表面を窒素イオンの斜めビームによって照射し、波配向構造を前記非晶質シリコンの層内に形成するステップと、前記非晶質シリコンの表面を窒素イオンの斜めビームによってさらに照射し、前記波配向構造を前記アルミニウム含有半導体層の表面に転写し、ナノマスクを形成するステップであって、前記ナノマスクは、波配向構造パターンおよび波状断面を有する、伸長要素の準周期性かつ異方性のアレイを含む、ステップとを含む、方法。前記ナノマスクは、前記アルミニウム含有半導体層の内側領域と、前記内側領域の第1の部分を被覆する、窒化アルミニウムを含有する第1の外側領域と、前記内側領域の第2の部分を被覆し、波高点において、前記第1の外側領域と接続する、窒化アルミニウムを含有する第2の外側領域との断面構造を有し、前記第1の外側領域は、実質的に、前記第2の外側領域より厚い、請求項16に記載の方法。前記ナノマスクをエッチングし、前記第2の外側領域を除去するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。前記第2の外側領域を除去後、前記第2の外側領域の下方にあった前記アルミニウム含有半導体層の部分をエッチングするステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。前記ナノマスクを形成後、前記非晶質シリコンを除去するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。一実施形態は、少なくとも2つの層を含む、複数の層を有する、発光ダイオードである。複数の層の第1の層は、波配向構造パターンを有する、伸長リッジ要素の準周期性かつ異方性のアレイを含む、ナノ構造表面を有し、各リッジ要素は、波状断面を有し、実質的に、第1の方向に配向される。別の実施形態は、前述の発光ダイオードを含む、素子である。さらに別の実施形態は、純窒化アルミニウム以外のアルミニウム含有半導体材料から形成され、波配向構造パターンおよび波状断面を有する、準周期性かつ異方性のアレイに配置される複数の伸長要素を有する、硬質ナノマスクである。伸長要素の少なくともいくつかは、アルミニウム含有半導体材料の内側領域と、内側領域の第1の部分を被覆する、窒化アルミニウムを含有する第1の外側領域との断面構造を有する。さらなる実施形態は、発光半導体素子を作製する方法である。方法は、非晶質シリコンの層をアルミニウム含有半導体層の表面上に堆積するステップと、非晶質シリコンの表面を窒素イオンの斜めビームによって照射し、波配向構造を非晶質シリコンの層内に形成するステップと、窒素イオンの斜めビームによって、非晶質シリコンの表面をさらに照射し、波配向構造をアルミニウム含有半導体層の表面に転写し、ナノマスクを形成するステップとを含む。ナノマスクは、波配向構造パターンおよび波状断面を有する、伸長要素の準周期性かつ異方性のアレイを含む。本発明の非限定的かつ非包括的実施形態が、以下の図面を参照して説明される。図面中、類似参照番号は、別様に規定されない限り、種々の図全体を通して、類似部分を指す。本発明をより理解するために、付随の図面と関連付けて熟読されるべき、以下の発明を実施するための形態を参照する。本発明は、電気エネルギーを光エネルギーに変換するための半導体素子の分野に関し、特に、固体発光ダイオードLEDの分野に関する。本発明はまた、ナノ構造トポグラフィのタイプをLEDの発光表面上に形成する技術に関する。少なくともいくつかの実施形態では、ナノ構造化表面は、同一の構造を伴うが、ナノ構造表面を伴わない、LEDと比較して、光出力を増加させ得る。少なくともいくつかの実施形態では、ナノ構造表面は、LEDのために成長されたエピタキシャル半導体層の品質を改善し得る。本発明はまた、窒素イオンのビームによる非晶質シリコン層の表面の照射の間、自己形成する、波状窒化ケイ素ナノマスクの使用と、窒素イオンのビームによるAlGaAs層の表面の照射の間、自己形成する、窒化アルミニウムを基材とする波状ナノマスクの使用とに関する。本発明はまた、アルミニウムを含有する半導体化合物の下層への非晶質シリコンの層から自己形成するナノマスクトポグラフィの転写の結果として、イオンスパッタリングの間に形成される、窒化アルミニウムを基材とする波状ナノマスクの使用に関する。ナノマスクを通した後続反応性イオンエッチングRIEの結果、等しいまたは実質的に等しい高さを伴う、ナノ要素の高密度準周期性アレイが、LED基板の表面またはLEDの発光表面上に形成されることができる。アレイの周期は、例えば、20~150nm以上まで制御可能に変動し、ナノ要素の高さとアレイ周期の比率は、例えば、0.5~5以上まで変動される。一般に、LEDは、ナノ構造表面とともに形成されることができる。好ましくは、ナノ構造表面は、発光表面である。図6Aは、n-型GaNまたはAlGaNエピタキシャル層2と、p-型GaNまたはAlGaNエピタキシャル層72とを有し、その間に、1つ以上の量子井戸を伴う非ドープ活性層73が配置される、薄膜LEDの一実施形態を示す。層72は、反射銀系接点金属被覆71に接続されることができ、それを通して、LEDチップは、LEDパッケージのリードフレームに接続される。p-型層2の発光表面75は、光を散乱させ、LEDからの光出力を増加させ得る、ナノリッジ24のアレイとともにナノ構造化される。放出領域から放出光線は、図6A-6Dにおける矢印を伴う線によって示される。発光表面75は、透明導電性酸化物76の接点層または接点金属被覆77に接続される。他の材料も、図6Aに図示される層のために使用され得ることを認識されたい。図6Bは、例えば、炭化ケイ素の基板32の背面外側に主要発光表面85を伴う、LED素子の一実施形態を示す。本LEDは、接点81および87を含み、その間に、透明伝導性基板32および光放出領域82が、配置される。放出領域82は、反対の伝導性タイプの半導体層を含み、その間に、活性層が狭入され、電圧が接点81および87に印加され、電流がLEDを通して流動すると、光を発生させる。LED基板の背面外側の表面85は、光を散乱させ、LEDからの光出力を増加させ得る、要素32bのアレイとともにナノ構造化される。図6Cは、基板32例えば、サファイア基板の正面内側に要素32aのアレイを伴うナノ構造表面98を有する、LED素子の一実施形態を示す。例えば、LEDは、n-GaN層91、n-AlGaN層92、1つ以上の量子井戸を伴う非ドープ活性層93、p-AlGaN層94、p-GaN層95、および接点金属被覆96および97を含む。図6Dは、要素52aが透明無機材料から作製されるという点において図6Cに示される素子と異なる、LED素子の実施形態を示す。図6Cから6Dにおけるナノ構造表面98は、n-GaN層91のエピタキシャル成長の品質を改善し、好ましくは、表面98による光散乱を向上させ、好ましくは、内部量子収率およびn-GaN層91から基板32内への光出力を増加させ、最終的には、LEDの効率を増加させることが可能であるように設計される。図6A-6Dに関して前述のLED構造のいずれも、種々の公知の半導体および他の関連材料を使用して作製され得ることを認識されたい。波配向構造ナノマスクは、広域イオンビームによって、LEDの表面および基板上に形成されることができる。本機器は、例えば、独国の企業RothRauAGによって生産されている。イオンビームのサイズは、直径少なくとも50、75、100、および150mmのLED基板を処理するために十分である。具体的実施例では、イオンエネルギーは、最大2keVであって、電流密度は、1mA/cm2である。150-mmLEDウエハの場合、これらのパラメータは、1時間あたり120を上回るウエハの処理量を提供することができる。ナノマスクをシリコンウエハ上に形成する方法は、米国特許第7,768,018号および米国特許出願公開第2008/0119034号に説明されており、両方とも、参照することによって本明細書に組み込まれる。波配向構造パターンに基づく超薄膜は、米国特許第7,604,690号に説明されており、参照することによって本明細書に組み込まれる。少なくともいくつかの実施形態では、波状窒化ケイ素ナノマスクは、窒素イオンのビームによるシリコンウエハまたはシリコン層の表面の照射と、次いで、ナノリッジまたはナノ頂点の高密度準周期性アレイの形態において、シリコンのナノ構造表面を生成するためのエッチング例えば、湿式エッチングまたは反応性イオンエッチングとによって形成される。本ナノマスクは、LED素子をナノ構造表面を伴うウエハから加工するために使用されることができる。少なくともいくつかの実施形態では、アレイの平均周期は、20~150nmまたは、20~180nmまたは20~200nmの範囲内で制御可能に変動され、LED素子の性能を増加させる。本プロセスは、確実に再現可能であって、均一波状窒化ケイ素ナノマスクならびにシリコンの表面上のナノ構造を形成する。波状硬質ナノマスクはまた、AlAs、AlGaAs、AlGaInP、AlGaN、およびAlGaInNを含む群内のものを含め、純窒化アルミニウムAlN以外の非晶質シリコンおよびアルミニウム含有半導体材料両方の層における窒素イオンのビームによって形成されることができる。ナノマスクは、LED発光表面またはLEDのための成長基板の表面をナノ構造化するために使用されることができる。ナノ構造表面は、波配向構造パターンを有するナノ要素の1つ以上の準周期性アレイを含むことができ、反応性イオンエッチングRIEを含む、選択的エッチング湿式および乾式の両方の方法によって形成されることができる。アレイの周期は、20~150nm以上まで制御可能に変動される。本明細書に説明されるこれらの方法および構造は、直径最大150mm以上のLED発光表面またはLEDのための成長基板の表面をナノ構造化するために、確実に再現可能かつ均一な波状ナノマスクを提供することができる。LED発光表面またはLEDのための成長基板の表面上に波配向構造パターンを有するナノ構造は、現代の産業において使用される広域イオンビームおよびRIEプラズマシステムを使用して、製造されることができる。一実施形態は、波配向構造パターンおよび波状断面を有する伸長要素の準周期性かつ異方性のアレイとして、複数の要素を有する、硬質ナノマスクである。要素の少なくともいくつかは、純窒化アルミニウム以外のアルミニウム含有化合物半導体の内側領域と、内側領域の第1の部分を被覆し、窒素イオンビームを使用してアルミニウム含有半導体材料から形成される、窒化アルミニウムを含有する第1の外側領域との断面構造を有する。少なくともいくつかの実施形態では、要素の第1の外側領域は、網状または島状構造あるいはそれらの組み合わせを形成する。少なくともいくつかの実施形態では、アレイの周期は、20~150nm以上の範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、アルミニウム含有半導体材料は、AlAs、AlGaAs、AlGaInP、AlGaN、またはAlGaInNのうちの1つである。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスクはまた、窒素イオンビームによってアルミニウム含有半導体材料から形成され、内側領域の第2の部分を被覆し、波高点において、第1の外側領域と接続する、窒化アルミニウムを含有する第2の外側領域を含む。第1の外側領域は、実質的に、第2の外側領域より厚い。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスクは、アルミニウム含有半導体材料としてAlGaAsを含み、処理方法は、ナノマスクが形成されるまで、窒素イオンの斜めビームを使用して、AlGaAs表面を照射するステップを含む。一実施形態は、純窒化アルミニウム以外のアルミニウム含有半導体の表面上に波配向構造パターンを有する、硬質ナノマスクを形成する方法である。方法は、非晶質シリコンの層を半導体の表面上に堆積するステップと、波配向構造が非晶質シリコンの層内に形成されるまで、窒素イオンの斜めビームによって、非晶質シリコンの表面層をスパッタリングするステップと、波配向構造のトポグラフィが半導体の表面上に転写され、硬質ナノマスクが形成されるまで、窒素イオンの斜めビームによって、非晶質シリコン層をさらにスパッタリングするステップとを含む。ナノマスクは、波配向ナノ構造パターンおよび波状断面を伴う、伸長要素の準周期性かつ異方性のアレイを有する。要素の少なくともいくつかは、化合物の内側領域と、内側領域の第1の部分を被覆する、窒化アルミニウムを含有する第1の外側領域と、内側領域の第2の部分を被覆し、波高点において、第1の外側領域と接続する、窒化アルミニウムを含有する第2の外側領域との断面構造を有し、第1の外側領域は、実質的に、第2の外側領域より厚く、窒化アルミニウムは、窒素イオンビームによって、化合物から形成される。少なくともいくつかの実施形態では、要素の第1の外側領域は、網状または島状構造あるいはそれらの組み合わせを形成する。少なくともいくつかの実施形態では、アレイの周期は、20~150nmまたは20~200nmの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、アルミニウム含有半導体は、AlAs、AlGaAs、AlGaInP、AlGaN、およびAlGaInNを含む群からの1つである。少なくともいくつかの実施形態では、それぞれ、xおよび1-xの相対的割合において、NイオンおよびN2イオンを伴う窒素イオンのビームの場合、ナノマスクを形成するためのナノマスク平均周期、ナノマスク形成深度、およびイオン線量は、N2イオンビームに対するものを1x倍上回る。少なくともいくつかの実施形態では、硬質ナノマスクのエッチングは、要素の第2の外側領域が除去されるまで行なわれる。少なくともいくつかの実施形態では、エッチングは、液体溶液中での湿式エッチング、またはプラズマ中での乾式エッチング、またはイオンビームエッチングとして行なわれる。一実施形態は、材料の層を含む、発光ダイオードであって、そのうちの少なくとも1つは、表面の少なくとも一部が、表面に沿って、伸長要素の準周期性かつ異方性のアレイを有するナノ構造を有し、伸長要素が、波配向構造パターンを有し、実質的に、断面形状および高さが等しい、表面を有する。少なくともいくつかの実施形態では、伸長要素の少なくともいくつかは、網状または島状構造あるいはそれらの組み合わせを形成する。少なくともいくつかの実施形態では、準周期性アレイの周期は、20~150nmまたは20~200nmの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、伸長要素の高さとアレイ周期の比率は、0.5~5の範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、表面は、半導体材料の発光表面であって、表面は、光抽出を向上させるためのナノ構造を含む。少なくともいくつかの実施形態では、半導体材料は、ガリウムリンGaPまたはガリウムヒ素GaAsを含む、A3B5化合物と、窒化ガリウムGaNを含む、III-N化合物とを含む群のうちの1つである。少なくともいくつかの実施形態では、表面は、基板の背面外側の発光表面であって、表面は、光抽出を向上させるためのナノ構造を含む。少なくともいくつかの実施形態では、表面は、基板の正面内側の表面であって、その上に、半導体材料の層が配置され、光抽出を向上させ、半導体材料のエピタキシの品質を改善するためのナノ構造を含む。少なくともいくつかの実施形態では、表面は、基板の正面内側の表面であって、伸長要素は、透明無機材料の層から形成され、基板と半導体材料の層との間に配置され、基板は、伸長要素間において、半導体材料と接続される。少なくともいくつかの実施形態では、基板は、サファイアAl2O3、シリコンSi、炭化ケイ素SiC、スピネルMgAl2O4、ネオジガレートNdGaO3、没食子酸リチウムLiGaO2、酸化亜鉛ZnO、酸化マグネシウムMgO、ガリウムリンGaPまたはガリウムヒ素GaAsを含むA3B5化合物、および窒化ガリウムGaNを含むIII-N化合物を含む群の1つである、無機結晶から作製される。少なくともいくつかの実施形態では、基板は、無機結晶から作製され、要素は、実質的に、基板結晶に対して一方向に配向される。一実施形態は、発光ダイオードのための基板であって、その少なくとも片側は、表面を有し、表面の少なくとも一部は、表面に沿って、伸長要素の準周期性かつ異方性のアレイを含むナノ構造を有し、伸長要素は、波配向ナノ構造パターンを有し、実質的に、断面形状および高さが等しい。少なくともいくつかの実施形態では、伸長要素の少なくともいくつかは、網状または島状構造あるいはそれらの組み合わせを形成する。少なくともいくつかの実施形態では、準周期性アレイの周期は、20~150nmまたは20~200nmの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、伸長要素の高さとアレイ周期の比率は、0.5~5の範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、伸長要素は、透明無機材料の層から形成され、基板表面上に配置され、基板は、伸長要素間に暴露される。少なくともいくつかの実施形態では、基板は、サファイアAl2O3、シリコンSi、炭化ケイ素SiC、スピネルMgAl2O4、ネオジガレートNdGaO3、没食子酸リチウムLiGaO2、酸化亜鉛ZnO、酸化マグネシウムMgO、ガリウムリンGaPまたはガリウムヒ素GaAsを含むA3B5化合物、および窒化ガリウムGaNを含むIIΙ-Ν化合物を含む群のうちの1つである、無機結晶から作製される。少なくともいくつかの実施形態では、伸長要素は、実質的に、基板結晶に対して一方向に配向される。20~150nm以上の範囲内の周期を伴い、窒素イオンの斜めビームによって、シリコン表面上に自己組み立てされる、波配向構造パターンを有する波状硬質ナノマスクの場合、例えば、その法線に対して約70°の角度Θにおいて窒素イオンのビームによって照射される、ナノマスク要素の外側領域は、ナノマスクが、真空中での窒素イオンのビームによるその形成後、空気に暴露されない場合、窒化ケイ素SiNから作製されることが見出されている。空気に暴露後、少量のシリコン酸窒化物含有量が、加えて、外側領域内に生産される。外側領域の厚さは、断面が一定ではない場合があり、その境界間の中央が最小であって、その縁の方向に増加し得る。少なくともいくつかの実施形態では、窒素イオンN2の場合、その法線に対して約15°の角度Θで窒素イオンビームによって照射される、第1の外側SiN領域の厚さは、式:Tnm=2EkeVによって判定され、式中、Tは、第1の外側領域の厚さnmであって、Eは、イオンN2のエネルギーkeVである。少なくともいくつかの実施形態では、原子状窒素イオンNの場合、第1の外側領域の厚さは、分子イオンN2の場合より2倍大きい。いくつかの実施形態では、イオンNに対するナノマスク周期もまた、イオンN2の場合より2倍大きい。エネルギーE/2を伴うNイオンのビームおよびエネルギーEを伴うN2イオンのビームは、第1の外側領域の同一の周期および同一の厚さを伴うナノマスクを形成する。xの割合のイオンおよび1-xの割合のN2イオンを有する窒素イオンのビームの場合、第1の外側領域のナノマスク周期および厚さは、N2イオンのビームの場合より1x倍大きい値を有する。シリコン上の窒化ケイ素の波状硬質ナノマスクのパターンの特徴の1つは、その領域正反対の波傾斜が、島状または網状構造あるいはそれらの組み合わせを形成することができることである。加えて、ナノマスクは、少なくとも5周期以上のアレイの長さを伴う反復的同じ要素を含有せず、要素の同一の相対的位置を伴うアレイの反復部分を含有せず、これは、ナノマスクの自己形成性質によるものである。少なくともいくつかの実施形態では、自己形成の現象は、例えば、0.5~8keVの範囲内のエネルギーを伴う窒素イオンの斜めビームによって形成される、アルミニウム含有半導体であるAlGaAsの表面上に、範囲20~150nm以上内の制御可能周期を伴う、硬質波状ナノマスクを発生させる。具体的実施例では、ナノマスクの波傾斜は、ナノマスク平面に対して約30°傾けられることが見出された。すなわち、その法線に対して約15°の角度で窒素イオンのビームによって照射されたナノマスク要素の第1の外側領域は、その法線に対して約70°の角度で窒素イオンのビームによって照射されたナノマスク要素の第2の外側領域同様に、イオン合成窒化アルミニウムAlNを含有する。本ナノマスクは、第1および第2の外側領域間における厚さの有意な差異のため、高コントラストであって、これは、そのエッチングのための選択的方法の使用の可能性を広げる。少なくともいくつかの実施形態では、窒素イオンによる照射の類似条件下では、Al0.2Ga0.8As上のナノマスク内のAlNを含有する第1の領域の厚さは、シリコン上に形成されるナノマスク内のSiNの第1の領域の厚さより約2倍小さい。また、AlGaAs上の自己形成ナノマスクの例では、xの割合のNイオンおよび1-xの割合のN2イオンを有する、窒素イオンのビームの場合、第1の外側領域のナノマスク周期および厚さは、N2イオンビームの場合より1x倍大きい値を有する。AlGaAs上の波状硬質ナノマスクのパターンの特徴の1つは、その領域が、島状または網状構造あるいはそれらの組み合わせを形成することである。加えて、ナノマスクは、要素の同一の相対的位置を伴うアレイの反復部分を含有せず、これは、ナノマスクの自己形成性質によるものである。これは、シリコン上の自己形成ナノマスクと比較して、より高次のパターンという点において異なり得る。加えて、波状硬質ナノマスクは、窒素イオンを用いたスパッタリングプロセスの間、指定されたアルミニウム含有層への非晶質シリコンの層からの自己形成波状ナノマスクのトポグラフィの転写を通して、AlAs、AlGaAs、AlGaInP、AlGaN、およびAlGaInNを含む群からのアルミニウム含有半導体の層内に生成されることができることが見出された。この場合、ナノマスク要素の第1および第2の外側領域は、イオン合成窒化アルミニウムAlNを含有する。イオンビームのNとN2の成分の比率に応じて、ナノマスク要素の第1の領域の厚さおよびその周期は、AlGaAs上のナノマスクに関して前述の規則性に従う。図1Aは、アルミニウムガリウムヒ素AlGaAs層の表面上の自己形成波配向構造WOSのコントラストが向上されたSEM画像である中間調を伴わない、上面図。本特定の実施例は、平均周期3波長λ=73nmを伴う、波状硬質ナノマスク1である。SEM画像の幅は、2.5μmである。白色ストライプ10および黒色ストライプ20は、WOS波の正反対の傾斜である。図1Bは、AlGaAs2の表面上のXZ平面における波の断面を伴う、WOS領域の斜視図である。波傾斜10および20の場所およびその配向は、XY平面に対応する、図1Aにおけるものと同一である。波高点は、平均して、Y軸に平行である、すなわち、波のアレイは、異方性である。断面における単一波ナノマスク要素は、内側領域の第1の部分100、および内側領域の第2の部分200をさらに含む、AlGaAsの内側領域と、窒化アルミニウムAlNを含有する外側領域の第1の部分10、および同様に窒化アルミニウムを含有する外側領域の第2の部分20をさらに含む、外側領域とを含む。領域10および20は、ナノマスク形成の間、真空中で、例えば、1~8keVの範囲内のエネルギーを伴う窒素イオンのビームN2によって、AlGaAsから形成され、波高点または頂点において、相互に接続される。本特定の実施例では、ナノマスク1の波の傾斜は、波のアレイのXY平面に対して、約30°傾けられる。図1Aに見られるように、ナノマスク1の波は、分断、屈曲、および分岐、すなわち、相互の継目を有する。概して、波は、Y軸に沿って伸長であって、伸長要素は、10λ~30λの範囲内の長さを有する。同時に、λ未満のサイズを伴う、多かれ少なかれ伸長率を有する波ならびにサブ波長点状要素も存在する。一般に、波のアレイは、準周期性であって、波のパターンは、均一であって、自己形成の同一の条件下、20~150nm以上の範囲内の同一の平均周期および同一の波の平均伸長率を伴うように、これらのアレイを再現することができる。しかしながら、5λを上回る伸長率を伴う反復波および波の同一の相対的位置を伴うアレイの反復部分は、概して、ナノマスクの自己形成性質のため、形成されることができない。図1Aにおけるナノマスク1のトポロジの特性特徴は、いくつかの伸長要素の領域10が、相互に接続され、いくつかの伸長要素の領域20もまた、分岐構造またはメッシュ内で接続されることである。同時に、分離領域10および分離領域20の両方も存在する。少なくともいくつかの実施形態では、境界のXZ断面平面における領域10は、嘴状形状を有する。XZ平面におけるその断面の領域20の厚さは、領域10との間の中央点7で最小であって、徐々に領域10に向かって増加し得る。図1A-1Bに示されるナノマスクは、窒素イオンのビームN2によって、AlGaAs表面状に形成されることができる。一実施例では、ナノマスクは、エネルギー5keVを有し、Z軸から角度Θ=53°において、矢印31に沿って、XZ平面に斜めに指向される、窒素イオンのビームN2を用いて形成されることができる。XY平面上のイオン流31の投射は、X軸に沿う。窒素イオンによるAlGaAsのスパッタリングの間、自己形成プロセスが生じ、AlGaAs表面の初期レベルからスパッタリング深度DF=130nmにおいて、波状ナノマスク1の形成をもたらす。領域10は、ほぼ法線角度において、窒素イオンによって衝突され、領域20は、約70°以上の視射角において衝突され、これは、少なくとも部分的に、領域10および20の厚さを決定し得る。アレイ内のナノマスク波の波頂点は、主に、AlGaAsの表面上のN2イオン流の投射に垂直に、すなわち、X軸に垂直に配向される。イオンエネルギーが低下し、面法線Z軸から測定されるイオン衝突角度Θが増加すると、アレイの波長λまたは周期3は、減少される。実施例として、少なくともいくつかの実施形態では、1~8keVの範囲内のイオンエネルギーは、20~150nmのナノマスク周期の範囲に対応する。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスク1のトポロジは、範囲Θ=45°-55°内の衝突角度の場合、変化しない。図1Cは、波の崩れ19を示す。図示される波の崩れ19の端表面は、約70°以上の視射角において、窒素イオンのビームによって照射された。したがって、それらは、領域20と同一の厚さを有し、網状構造において、領域20に接続する。図1Dは、波継目18を示す。波18の図示される継目の表面は、30°未満の角度において、窒素イオンビームによって照射された。したがって、それらは、領域10と同一の厚さを有し、領域18は、網状構造において、領域10に接続し得る。領域18の厚さは、若干、Y軸に沿って位置する領域10の厚さより小さい。図1Eは、図1Aに示される、アルミニウムガリウムヒ素AlGaAsの表面上の裂隙硬質ナノマスクのSEM70°の角度図を示す。画像幅は、2.5μmである。裂隙中では、AlGaAsの表面は、100nmの粗度の垂直サイズおよび2μmの水平サイズを伴う、非平面であることが分かる。断面における波形状も、同様に見られる。図2Aは、溝23黒色ストライプによって離間される、表面上に領域10b白色ストライプとともに、山脈状波の準周期性アレイを伴う、修正されたナノマスク9のコントラストが向上されたSEM画像を示す中間調を伴わない、上面図。本実施例では、アレイの平均周期3は、73nm波長λ=73nmである。SEM画像の幅は、2.5μmである。図2Bは、XZ平面におけるナノマスク9の山脈状波伸長要素の断面を示す。アレイ要素は、Y軸に沿って伸長され、溝23によって離間される、突起8である。突起8は、AlGaAsの下側領域2と、窒素イオンビームN2によってAlGaAsから形成された窒化アルミニウムAlNを含有する上側領域10bとを含む。上側領域10bは、アレイのXY平面に対して、斜めに配置される。図2Cは、硬質ナノマスク9の裂隙のSEM70°の角度図を示す。図2A-2Cに示されるナノマスク9は、面積20の除去を伴うエッチングおよびAlGaAs2内のその場所における溝23の形成の結果として、ナノマスク1から得られる。この場合、AlNに対するAlGaAsの湿式選択的エッチングは、H2SO4、H2O2、および水を含有する溶液中において、室温で実施された。本等方性エッチング液中では、窒化アルミニウムの領域10は、AlGaAsより低速でエッチングされる。したがって、ナノマスク9は、領域20の不在およびその場所上の溝23の存在によって、ナノマスク1と異なる。エッチングプロセスの等方性のため、ナノ構造の高さとその周期の比率縦横比は、本エッチング液の場合、約0.7の値によって限定される。ナノマスク9の形成は、例えば、C12/BC13/N2プラズマ中の反応性イオンエッチングRIE等、窒化アルミニウムに対して、アルミニウム含有半導体を選択的にエッチング湿式および乾式の両方するための他の公知の方法によって実施されることもできる。エッチング形態に応じて、伸長要素の異なる断面形状が、形成されることができる。RIEを使用すると、構造の縦横比値は、エッチングプロセスの異方性性質のため、範囲1-5内で変動する一方、十分な選択性を提供することができる。図3Aは、窒素イオンによるスパッタリングを通して、SiC表面上の非晶質シリコンの層から波配向構造のトポグラフィを転写することによって形成された、約70nmの周期を伴う、炭化ケイ素SiCの表面上の準周期性波状ナノ構造のSEM上面図を示す。トポグラフィの転写の一般的議論については、例えば、SmirnovV.K.,KibalovD.S,.MethodforShapingNanotopographyonaFilmSurface露国特許第RU2204179号参照することによって本明細書に組み込まれるを参照されたい。本方法は、非晶質シリコンの層を膜上に堆積するステップと、波配向ナノ構造が非晶質シリコン層内に形成されるまで、窒素イオンの流動によって、非晶質シリコンをスパッタリングするステップと、窒素イオンを用いて、非晶質シリコンの層および膜をさらにスパッタリングすることによって、波配向ナノ構造の起伏を膜の表面上に転写するステップとを含む。この場合、単結晶SiC基板が、膜としての役割を果たした。同一の方法によって、準周期性波状ナノ構造が、単結晶サファイア基板の表面上に形成された図3B。イオンスパッタリングにより非晶質シリコン層からの波状ナノ構造のトポグラフィを下層材料に転写することによって形成される、ナノ構造の縦横比は、0.33の初期波状ナノ構造の縦横比に近いことに留意されたい。ナノ構造の縦横比の増加は、例えば、図4A-4Dに示されるように、ナノマスクとして波状ナノ構造を使用して、選択的エッチングによって可能である。図4Aは、非晶質シリコン層の表面上のナノマスクを使用して、LED材料の層2の発光表面をナノ構造化するための方法のステップを図示する。膜として、LED材料の層2は、LEDの光出力を向上させるようにナノ構造化されるべき表面を有する。非晶質シリコン22の層が、層2の表面上に堆積される。層22の表面は、比較的に厚い伸長領域110および比較的に薄い伸長領域120を有する、波配向構造21が形成されるまで、窒素イオン31の流動によって照射される。領域110および120は、窒化ケイ素から成り、窒素イオンのビームによって、シリコンから形成される。ナノマスクである、波配向構造21は、構造300に示されるように、層2の表面から距離Dに形成される。XY平面におけるナノマスク要素波の配向は、XZ平面におけるイオン流31の方向によって与えられる。XY平面上へのイオンビーム31の投射方向は、X軸の方向に一致する。アレイ内の波は、XY平面上のイオンビーム31の投射に垂直なY軸に沿って配向される。領域120は、次いで、除去され、したがって、ナノマスク21のコントラストを向上させる。少なくとも一実施形態では、本プロセスは、約2秒かかり、ナノマスク1のエッチングを有意に加速させることが可能である。これは、例えば、非選択的He/CHF3プラズマまたは選択的窒化ケイ素に対してO2/Cl2プラズマ中で行なわれることができる。後者の場合、エッチングされるウエハにかかるバイアスが、一時的に上昇され、ある形態の領域120のイオンスパッタリングを提供する。その結果、構造400が、形成される。シリコンが、次いで、例えば、窒化物に対して選択的である、塩素O2/Cl2プラズマを使用するRIEによってエッチングされ、構造401-404をもたらす。本プラズマでは、シリコンおよびLED材料の両方、例えば、GaAsおよびAlGaAsが、窒化ケイ素に対して少なくとも10の選択性を伴って、エッチングされる。シリコンおよびLED材料が、窒化ケイ素に対して選択的にエッチングされる、他の公知のプラズマ混合物もまた、使用されてもよい。シリコン22のエッチング開始時、構造401では、窒化ケイ素の領域110間の結果として生じる溝の壁が、垂直にエッチングされる。次いで、エッチングプロセスは、徐々に、窒化ケイ素の領域110これらは、徐々に、領域110a、110b、および110cに変形されるの厚さおよび幅の減少につながる。したがって、非晶質シリコンの領域22aの壁は、構造401に示されるように、傾斜状態となる。さらなるエッチングの間、材料2の層が、エッチングされ始める。非晶質シリコンの領域22bの幅は、より小さくなり、構造402が、形成される。溝壁から反射されるプラズマイオンの流動は、溝底部の鋭利化を生じさせ、さらにより狭い領域22cを伴う、構造403が、得られる。ナノマスク、すなわち、領域110cおよび22cの完全除去後、構造形状は、鋸状歯断面を有する材料2のナノリッジ24の準周期性アレイを伴う、構造404におけるように、三角形プロファイルとなる傾向にある。アレイ周期3は、ナノマスク21の周期と一致する。ナノリッジ24の高さ25は、典型的には、アレイ内の全ナノリッジに対して同一である。ナノリッジの高さ25とアレイ周期3との比率は、1~3の範囲内で変動し得る。図4Bは、アルミニウム含有半導体の層の表面上のナノマスクを使用して、LED材料の相の発光表面をナノ構造化するための方法のステップを図示する。本方法では、構造300は、非晶質シリコンの層22およびLED材料、例えば、AlGaAsの層2のさらなるスパッタリングの間、窒素イオン31の流動によって、硬質ナノマスク1である、構造410に変形される。この場合、波状トポグラフィとは対照的に、ナノマスク1は、アルミニウム含有半導体2の表面上に形成される。ナノマスク1は、窒素イオンのビームによって半導体2から形成される窒化アルミニウムAlNを含有する、伸長領域10および20を含む。次いで、本ナノマスクは、例えば、AlNに対して選択的である、湿式エッチング液を使用してエッチングされる。AlGaAsの例では、公知のエッチング液の実施例は、H2SO4/H2O2/H2Oである。最初に、領域20が、除去され、構造411が、形成される。AlGaAsがエッチングされるにつれて、領域10もまた、エッチングされ、サイズが減少する10a、10bが、構造412および413に示されるように、AlGaAsより有意に低速である。構造413ナノマスク9のSEM図もまた、図2Aおよび2Cに示される。エッチングの等方性性質のため、領域10、10a、および10b間の溝は、円唇断面を有し得る。領域10bのエッチング後、構造414が、得られ、鋭利頂部を伴うナノリッジ24aのアレイを含む。少なくともいくつかの実施形態では、等方性湿式エッチングの例では、ナノリッジの高さ25とアレイ周期3との比率は、1.0を超えない。硬質ナノマスク1は、非晶質シリコンの層からの波配向構造のトポグラフィをAlGaAsの下層に転写することによってだけではなく、また、窒素イオンの流動による本層の照射に応じて、自己形成のプロセスにおいて、直接、AlGaAs層内に形成されることもできることに留意されたい。しかしながら、後者の場合、AlGaAs層の厚さは、構造形成の深度約200nmだけ増加されるべきである。非晶質シリコン層からの波配向構造のトポグラフィの転写に応じて、波状硬質ナノマスク1は、AlGaAs層の表面上にほぼ直に形成され、この場合、本層の厚さは、AlGaAs層内の自己形成ナノマスクの例より200nm少なくなり得る。したがって、非晶質シリコンの層からの波配向構造トポグラフィの転写を通したアルミニウム含有半導体の層内におけるナノマスク1の形成は、半導体化合物の薄層を有する薄膜LEDに最も好適であり得る。公知のエッチング液の場合の窒化アルミニウムAlNおよび窒化ケイ素SiNに対するGaN、AlGaN、およびAlGaInNのエッチングの選択性は、わずかであって、5~6に留まる。したがって、10~20nmを超えないAlNおよびSiNの薄層を伴うナノマスクを使用する、窒化ガリウムを基材とする材料の表面上に、高縦横比構造を形成することは、困難である。窒化ガリウムを基材とするエッチング材料に対する15以上の選択性の有意な増加は、ニッケルマスクの使用を通して可能となる。RIEプロセスは、それぞれ、7および50を超える、ニッケルに対するサファイアおよび炭化ケイ素のためのエッチング選択性を伴うことで知られている。図4Cは、中間金属ナノマスク、例えば、Niナノマスクの使用を通して、材料32の表面をナノ構造化するための方法のステップを図示する。構造310は、材料層2の代わりに、材料層32および金属層42が使用されるという点において、図4A-4Bにおける構造300と異なる。波状硬質ナノマスク21を非晶質シリコン22の層内に形成するステップは、前述と同一である。ナノマスク21のコントラストは、構造420の結果として生じる形成に伴う、領域120の溶解のため、HNO3/HF湿式エッチング液中で向上され得る。Cl2/O2プラズマ中での窒化ケイ素の領域110間の非晶質シリコンのエッチングは、構造423および424の形成をもたらす。RIEプロセスでは、その厚さおよび幅の減少を伴う、領域110は、領域110aおよび110bに変形される。同時に、非晶質シリコンの領域22aおよび22bが、形成される。アルゴンイオンによるスパッタリングまたは液体選択的エッチング液中でのエッチングを含む、任意の公知の方法によって行なわれ得る、金属層のエッチングは、金属ナノマスクの面積42aを伴う構造425をもたらす。所望に応じて、窒化ケイ素の領域110bおよび非晶質シリコンの領域22bは、構造426の形成に伴って、例えば、SF6プラズマを使用して除去されることができる。次いで、RIEプロセスは、Niに選択的であるプラズマを使用して、材料32に適用される。例えば、SiCのエッチングは、SF6プラズマ中で実施されることができ、Niに対するSiCのエッチング選択性は、50を上回る例えば、ChabertP.Deepetchingofsiliconcarbideformicromachiningapplications:Etchratesandetchmechanisms,J.Vac.Sci.Technol.B,Vol.19,Issue4,2001,pp.1339-1345参照することによって本明細書に組み込まれる参照。BCl3N2/Arプラズマでは、Niに対するGaNのエッチング選択性は、15に達する例えば、Liann-BeChang,Su-SirLiuandMing-JerJeng,EtchingSelectivityandSurfaceProfileofGaNintheNi,SiO2andPhotoresistMasksUsinganInductivelyCoupledPlasma,Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.40,2001,pp.1242-1243参照することによって本明細書に組み込まれる参照。Niに対するサファイアのエッチング選択性は、OxfordInstrumetsPlasmalabSystem100ICP-RIEツールでは、7を超える。RIEの結果、構造427が、Ni-ナノマスクの要素42bおよび材料32の表面上の要素32aとともに形成される。さらなるエッチングは、金属マスクの要素42bの除去および構造428の形成をもたらす前述の機構による構造プロファイルの鋭利化につながる。選択性およびRIE形態に応じて、要素32bの高さ25とアレイ周期3の比率は、例えば、0.5~5の範囲内となり得る。図4Dは、中間金属ナノマスクの使用を通して透明無機層をナノ構造化するための方法のステップを示す。この場合、構造320は、透明酸化物52の層が層32と金属層42との間に配置されるという点において、構造310と異なる。プラズマ中での層120の除去後、構造430が、形成される。Cl2/O2プラズマ中での窒化ケイ素の領域110間の非晶質シリコンのエッチングは、構造433および434の形成をもたらす。RIEプロセスでは、その厚さおよび幅の減少を伴う領域110は、領域110aおよび110bに変形される。同時に、非晶質シリコンの領域22aおよび22bも、形成される。アルゴンイオンによるスパッタリングまたは液体選択的エッチング液中でのエッチングを含む、任意の公知の方法によって行なわれ得る、金属層のエッチングは、金属ナノマスクの面積42aを伴う構造435をもたらす。所望に応じて、窒化ケイ素の領域110bおよび非晶質シリコンの領域22bは、構造436の形成に伴って、例えば、SF6プラズマを使用して除去されることができる。金属ナノマスクを通した透明酸化物層52のエッチングは、公知の方法によって行なわれ、構造437は、透明酸化物層の要素52aおよび金属ナノマスクの要素42bとともに形成される。例えば、シリコン酸化物の層は、C4F8/Arプラズマ中で選択的にエッチングされることができる。金属ナノマスクは、除去され、構造438が、LED基板の材料32の表面上の透明酸化物の要素52aとともに形成される。この場合、要素の高さ25とアレイ周期3の比率は、1.0未満であり得る。図5Aは、凸状壁を伴う、ナノリッジ24bの可能性として考えられる波状断面形状を示し、図5Bは、凹状壁を伴う、ナノリッジ24cのプロファイルを示す。図5Cは、材料32のLED基板の発光表面上に配置される要素32bの可能性として考えられる断面形状を示す。図5Dは、要素32aを示し、図5Eは、LEDのための単結晶基板32の表面上の<1-100>方向に沿って配向される、透明酸化物材料の要素52aを示す。図5Fは、基板32の表面上の透明酸化物材料の歯形状要素52bを示す。単結晶基板32の表面上の平坦面積17は、LEDの結晶半導体層のエピタキシャル成長のために必要である。前述の説明では、具体的材料を使用する構造および方法の実施例が、図示されている。類似構造が、他の材料に基づいても形成されることができ、方法もそのように使用されることができることを理解されるであろう。特に、他の半導体材料も、前述の半導体材料の代わりに、使用されることができる。例えば、ガリウム含有半導体材料が、アルミニウム含有半導体材料の代わりに、使用されてもよい。前述の明細書、実施例、およびデータは、本発明の組成物の製造および使用の説明を提供する。本発明の多くの実施形態が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、成され得るため、本発明はまた、以下に添付の請求項内にある。新たに米国特許証によって保護されることを希望する特許請求の範囲を以下に記載する。"