0.5<x<1である、少なくとも1つの発光Al1xInxP素子層、GaAs、Si、GeまたはGaP基板を含む仮想基板、およびGaAs、Si、GeまたはGaP基板と前記少なくとも1つの発光Al1xInxP素子層との間に設けられる傾斜組成バッファ層を含む光電子素子であって、前記少なくとも1つの発光Al1xInxP素子層が前記仮想基板上で成長され、かつ、前記傾斜組成バッファ層が、GaAs、Si、GeまたはGaP基板と実質的に格子整合している層で始まり、そしてその後、Al1xInxPの所定の格子定数に到達するまで格子定数が増加される光電子素子。歪み緩和中に形成される転位が実質的に前記傾斜組成バッファ層に閉じ込められることにより、全体の格子不整合性の部分が緩和され、そして、前記少なくとも1つのAl1xInxP素子層が低減された転位密度で成長される請求項1記載の光電子素子。前記傾斜組成バッファ層が3から8のステップ傾斜バッファ層を含む請求項1記載の光電子素子。Al1xInxP成長が、伸張afilm<asubstrateよりも、圧縮afilm>asubstrateで起こる請求項1記載の光電子素子。前記傾斜組成バッファ層のための化合物が、Al1xInxP、Ga1xInxAs、GaSbxAs1x、GaBixAs1x、SixSnyGe1xy、または、GaAs、Si、GeまたはGaP基板の格子定数と前記Al1xInxP素子層の格子定数とのあいだの格子定数の範囲にある他のIIIV族化合物を含む群から選択される請求項1記載の光電子素子。前記傾斜組成バッファ層がAl1xInxPステップ傾斜バッファ層を含み、GaAs、Si、GeまたはGaP基板とほぼ格子整合しているAl1xInxP層がGaAs、Si、GeまたはGaP基板上で始めに成長され、そしてその後、In濃度が増加されていく請求項5記載の光電子素子。前記傾斜組成バッファ層の荷電子帯端および伝導帯端エネルギーがAl1xInxP素子層のものと揃えられており、Al1xInxP層からGaAs、Si、GeまたはGaP基板への電子またはホールの拡散が妨げられている請求項6記載の光電子素子。前記傾斜組成バッファ層がGa1xInxAsステップ傾斜層を含み、個々のGa1xInxAsステップ傾斜の成長が幅広いIn濃度に及んでいる請求項5記載の光電子素子。格子定数をAl1xInxPにとって望ましい値にシフトさせるためにGaAsに添加されるInの量が、x≒0.075Al046In054P、a=5.68Åからx≒0.225Al032In068P、a=5.74Åの範囲に及び、さらに前記傾斜組成バッファ中の残存歪みの原因となる傾斜層オーバーシュートを含み、前記傾斜組成バッファ層末端における面内格子定数がAl1xInxP素子層の所望の緩和格子定数と整合している請求項8記載の光電子素子。x≒0.075の値となるようなInの傾斜がIn濃度の増加を伴う3つの0.5μmステップによって達成される請求項9記載の光電子素子。前記傾斜組成バッファ層がGaBixAs1xを含み、バッファ層としてのGaBixAs1xの使用が、成長中にAl1xInxP活性層へ貫通転位が伝播するのを低減する請求項5記載の光電子素子。前記傾斜組成バッファ層の少なくとも一部分がSixSnyGe1xyを含む請求項5記載の光電子素子。光電子素子が発光ダイオードLEDである請求項1記載の光電子素子。少なくとも1つのAl1xInxP素子層が、n型およびp型ドープ層または真性半導体的にドープされる層を含む活性領域を備えるダブルへテロ構造p-i-nまたはn-i-p変形を含む請求項1記載の光電子素子。キャリアを活性領域に閉じ込める、活性領域よりAl濃度の高いAl1xInxP層を含むn型およびp型ドープ層をさらに含む請求項14記載の光電子素子。秩序化された、または部分的に秩序化されたη>0Al1xInxP層を備えた活性領域をさらに含む請求項1記載の光電子素子。より大きなバンドギャップをもつ、同じ組成のn型およびp型ドープされた秩序化されていないη=0AlxIn1xP層を含むクラッド層をさらに含む請求項16記載の光電子素子。秩序化/無秩序化の制御が、成長温度、成長速度、サーファクタントもしくは外因性不純物の使用、または、基板結晶方位を介して行われる請求項1記載の光電子素子。少なくとも1つのAl1xInxP素子層上の、電流を拡散する導電性窓層、前記電流を拡散する導電性窓層に接する上端接点、および少なくとも1つの底面接点をさらに含み、前記電流を拡散する導電性窓層が上端接点からの電流を拡散するように構成されており、少なくとも1つの上端接点が、金属接点が配置された後にエッチングで取り除かれる、高濃度にドープされたGaAs層で形成されており、かつ、少なくとも1つの底面接点がGaAs、Si、GeまたはGaP基板の底面を通じて形成される請求項1記載の光電子素子。全てのまたはいくつかの層の成長が、有機金属気相エピタキシーMOVPEもしくは分子線エピタキシーMBE技術のいずれかまたは組み合わせによって実現される請求項1記載の光電子素子。少なくとも1つのAl1xInxP素子層の波長発光範囲が緑色、黄色、橙色および赤色波長発光範囲に及ぶ請求項1記載の光電子素子。同一チップ上に種々の組成を有する複数のAl1xInxP素子層をさらに含み、前記複数のAl1xInxP素子層が複数の可視波長を有する光を放出するように構成される請求項21記載の光電子素子。始めに成長される、最も長波長で発光する少なくとも1つのAl1xInxP層を含む素子、その後に続く、次に長波長で発光する少なくとも1つのAl1xInxP層を含む素子をさらに含み、複数のAl1xInxP素子層のあいだの傾斜組成バッファ層が、それらより下方の素子から放出される光の波長に透明であり、かつ複数のAl1xInxP層からなる素子が仮想基板上にある請求項22記載の光電子素子。前記仮想基板がInP基板上に形成される請求項23記載の光電子素子。複数のAl1xInxP素子の積層を含む素子が逆の順番で成長され、かつ最も短波長の光を放出する少なくとも1つのAl1xInxP層を含む発光素子が最初に成長され、次に短波長の光を放出する少なくとも1つのAl1xInxP層を含む発光素子が続き、種々の組成のAl1xInxP層からなる素子のあいだの傾斜組成バッファ層が、それらより下方で放出される光の波長に透明であり、複数のAl1xInxP素子の積層が成長後に仮想基板から取り除かれる請求項22記載の光電子素子。Gaが、格子定数を、GaAsの格子定数と等しくはないが、その値に戻る方向に近づけるために、Al1xInxPに添加されて、Al1xyInxGayPが形成される請求項25記載の光電子素子。光電子素子を製造するための方法であって、前記方法が、GaAs、Si、GeまたはGaP基板を提供する工程、GaAs、Si、GeまたはGaP基板上で傾斜組成バッファ層を成長させる工程であって、前記傾斜組成バッファ層がGaAs、Si、GeまたはGaP基板と実質的に格子整合している層で始まり、そしてその後、Al1xInxPの所定の格子定数に到達するまで格子定数が増加される工程、少なくとも1つのAl1xInxP0.5<x<0.7素子層を成長させる工程であって、Al1xInxP成長が伸張afilm<asubstrateよりも、圧縮afilm>asubstrateで起こり、全ての層の成長が1つまたはそれ以上の有機金属気相エピタキシーMOVPE技術および分子線エピタキシーMBE技術によって実現される工程を含む光電子素子を製造するための方法。以下の実施例およびそれらの局面は、例示的および説明のためのものであって特許請求の範囲を限定するものでない、システム、ツールおよび方法と併せて記載および説明される。様々な実施態様において、1つまたはそれ以上の上述した問題が低減または解消され、さらに、他の実施態様がその他の改良に向けられる。高効率なオプトエレクトロニクスのための大きなバンドギャップをもつ化合物が開示される。LED素子の一例は、少なくとも1つのAl1xInxP層、ならびに、基板および基板と少なくとも1つのAl1xInxP層とのあいだの傾斜組成バッファとを含む仮想基板を含む。バッファは、GaAsに必ずしも厳密にではないがほぼ格子整合した層で始まり、そしてその後、Al1xInxPの所定の格子定数に到達するまで各々の逐次層における格子定数を徐々に、またはその他の方法で増加させる。バッファのデザインは、例えば素子デザインおよび成長条件などを含む、様々なファクターに依存するであろう。上述した例示的な局面および実施態様に加えて、図面を参照することによって、および、以下の記載を考察することによって、さらなる局面および実施態様が明白となるであろう。Al1xInxPは、この材料が窒化物ではない任意のIIIV族化合物の中で最も高いエネルギーで直接ギャップ半導体から間接ギャップ半導体へと移行するため、本明細書中に記載される実施態様にしたがって、緑色LEDのために使用され得る。移行が起こるエネルギーは、図1に示されるように、2.4eVバンドボーイングがないと仮定して、x≒0.54から2.3eV小さなバンドボーイングbr≒-0.48eVおよびbx≒0.38eV[1]があると仮定して、x≒0.63の範囲であり得る。谷間キャリア移動を防ぐために必要なバンドギャップ低減を考慮に入れると、2.1~2.3eV範囲540~590nmでの光子放出が可能である。図2は、GaAs基板上に有機金属気相成長法によって成長させた、最適化されていない1μmAl04In06P薄膜のフォトルミネッセンススペクトルを表しており、およそ2.27eV10Kにおいての直接ギャップを実現する能力があることを示している。GaAs基板上で成長させたGa07In03PEg=2.14eVのスペクトルがまた比較のために示されているが、緑色発光波長を実現するためのGa1xInxPに勝るAl1xInxPの優位性を強調している。バンドギャップが直接遷移型である組成において、Al1xInxPは、GaAsa=5.65Åと格子整合していない。表1および2以下に示されるは、上述した化合物についての、関連する放出エネルギー、格子定数およびGaAsに対する格子不整合性の計算値を示している。表1および2は、計算された/見積もられた値を示すものであり、示される値は単なるガイドとして挙げられている。他の値をとることも予測され、そして、それらの値はデザインの選択またはその他の状況に応じて変わり得る。擬似格子整合型pseudomorphicAl1xInxP層における歪みは、0.005および0.0016のあいだであると計算されるが、これは、薄膜が臨界厚さを超える際にミスフィット転位および貫通転位の形成を経て緩和される傾向がある。ある程度の歪みを保持していることは、直接ギャップを理想的な発光波長へとエネルギー的に高くわずかに押し上げることにより、素子に利益をもたらすかもしれない。しかしながら、仮想基板を形成するために基板とAl1xInxP素子層とのあいだに傾斜組成バッファ層を挿入することにより、Al1xInxPは、その緩和格子定数がバッファ層の末端における面内格子定数と整合しているならば、実際上歪みなしに成長され得る。表1緑色発光に適したAl1xInxP化合物に関する発光および格子定数情報表2Al1xInxPに格子整合したGa1xInxAsおよびGaBixAs1xバッファ層の比較ステップ傾斜バッファ層が使用される場合、GaAsに実質的に格子整合している層でまず開始され、そしてその後、傾斜層の所望の面内格子定数がAl1xInxPの所望の緩和格子定数に整合するまで、それぞれの逐次層において少しずつ格子定数が増加される。バッファ層はあるいは、規定されたステップというよりも連続的な傾斜組成で構成されてもよい。全体の歪みの一部分がステップ傾斜バッファ層の各層において緩和される。歪み緩和の間に形成される転位は、理想的には大部分これらの層に閉じ込められ、そして、Al1xInxP素子層はその後、顕著に低減された転位密度≒105~106cm2で成長され得る。バッファの最上層は依然としてある程度の残存歪みを含んでいるかもしれず、そのため、バッファ層の歪み面内格子定数は歪みのないAl1xInxP層の格子定数と整合されなければならないことに留意すべきである。表1に示される不整合性の値のためには、およそ3~8のステップ傾斜バッファ層が使用され得る。GayIn1yPよりAl1xInxPを使用することの追加の利点は、成長が伸張afilm<asubstrateよりも、圧縮afilm>asubstrateにおいて起こることであり、これは成長にとって望ましいことである。Al1xInxPそのもの、Ga1xInxAs、GaSbxAs1x、GaBixAs1x、または、基版とAl1xInxP層とのあいだの格子定数の範囲にあるその他のIIIV族化合物を含む、いくつかの化合物が傾斜組成バッファ層として適している。Al1xInxPステップ傾斜バッファ層としては、GaAsとほぼ格子整合しているAl051In049P層が始めに成長され実質的にCaAsに格子整合している、そしてその後、In濃度が後に続く層中で増加され得る。このアプローチは、これらの層の荷電子帯端および伝導帯端エネルギーが最後のAl1xInxP素子層のものと好ましくは揃えられており、したがってGaAs基板への電子またはホール拡散を防ぐことから有利である。高品質な、幅広いIn濃度を有するGa1xInxAsステップ傾斜の成長はまた選択肢の1つである。格子定数をAl1xInxPにとって望ましい値にシフトさせるためにGaAsに添加されるInの量は、x≒0.075Al046In054P、a=5.68Åからx≒0.225Al032In068P、a=5.74Åの範囲に及ぶ。これは、傾斜組成バッファ中の残存歪みの原因となる傾斜層オーバーシュートを含んでいるかもしれず、ここでバッファ末端における面内格子定数はAl1xInxP素子層の所望の緩和格子定数と整合している。x≒0.075の値となるようにInを傾斜させることは、In濃度の増加を伴う3つの0.5μmステップによって達成され得るが、バッファ層の正確なデザインは多くのファクターに依存するであろう。最終的に、GaBixAs1xの緩和は貫通転位の形成をもたらさないようである。Al1xInxP活性層へ伝播し得る貫通転位の数を成長のあいだ低減するという可能性は、バッファ層としてGaBixAs1xを使用することの利点である。Si、GeおよびGaPを含むその他の基板がGaAsを代替し得る。Geは5.6532Å0.008不整合と比べわずかにより大きい5.6578Åの格子定数を有しており、ある程度の不整合を低減するため、Geの使用が好ましい。Al1xInxPの格子定数までの傾斜は、SixSnyGe1xyによって実現されるかもしれない。バッファ層が活性層中の貫通転位密度を許容できるレベルまで低減することができない場合、少量のGaが、格子定数を、GaAsの格子定数と等しくはないが、その値に戻る方向に近づけるために、Al1xInxPに添加され、Al1xyInxGayPが形成されてもよい。これは直接ギャップから間接ギャップへの移行が起こるエネルギーの低下をもたらすが、いくつかの実施態様においてその代償は価値があるかもしれない。低下したAl濃度はまた有益であるかもしれない。ある一定のLEDデザイン態様を可能にするために有用であるようならば、InPもまた、その上で傾斜組成バッファおよびAl1xInxP素子層を成長させるために許容可能な基板であり得る。上記で説明されるGaAsのための材料と類似の材料が、傾斜組成バッファのために使用され得る。LED素子のデザインは、光の取り出し、内部量子効率、ピーク電力、熱放散などが最適化されている任意の既存の変形を含んでいてもよい。ダブルへテロ構造p-i-nまたはn-i-p変形の構成において、活性領域はn型およびp型ドープ層、または真性半導体的にintrinsicallyドープされる層を含んでいても良い。クラッド層は多数のアプローチを通じてデザインされ得る。例示的な実施態様において、活性層よりAl濃度の高い、したがってより大きなバンドギャップを有するn型およびp型ドープAl1xInxP層が、type-Iバンドアライメントを通じて活性領域にキャリアを閉じ込めるために使用されてもよい。Al1xInxPは、AlおよびInがIII族の副格子を秩序化する強い傾向があり、これはバンドギャップを強力に低下させる。この秩序化効果はクラッド層デザインの別の実施態様においても使用され得る。すなわち、活性領域は秩序化された、または部分的に秩序化されたη>0Al1xInxP層を含んでいてもよい。クラッド層は、同じ組成であるが、より大きな間接遷移型バンドギャップをもつn型およびp型ドープされた秩序化されていないη=0AlxIn1xP層を含んでいても良い。秩序化/無秩序化の制御は成長温度、成長速度、例えばSb、Biなどのサーファクタントsurfactant:表面活性剤もしくは例えばZnなどの迅速に拡散する外因性不純物の使用、または、基板結晶方位を通じて実現され得る。これらの実施態様は図3に示されている。GaPまたは他の透明導電層からなる窓層が、素子上の上端接点からの電流を拡散するために含まれてもよい。上端接点は、金属接点が配置された後にエッチングで取り除かれる、高濃度にドープされたGaAs層で形成され得る。底面接点は、基板およびバッファ層が高濃度にドープされている場合には、基板の底面を通じて、または、素子が分離された後に最後のバッファ層の上端上に配置される接点を通じて、形成され得る。代わりの素子構造がまた使用されてもよい。これらの層の、精密な厚さ、ドーパントおよびドーピング濃度が素子性能のために最適化されなければならない。全てのまたはいくつかの層の成長は有機金属気相エピタキシーMOVPEまたは分子線エピタキシーMBE技術によって行われてもよい。最終的に、Al1xInxPの直接遷移型バンドギャップは緑色、黄色、橙色および赤色波長発光範囲に及ぶ。同一チップ上での複数の可視波長発光を備えた素子が、種々の組成を有するAl1xInxP素子の積層構造を成長させることによって製造され得る。例えば素子が仮想基板上に残される場合、最も長波長の光を発光するAl1xInxP素子層が始めに成長され、そしてその後、その波長には透明である傾斜組成バッファが続き、そしてその後、次に長波長の光を発光する次のAl1xInxP素子層と続く。InP基板上の仮想基板の形成は、実際的なアプローチとなり得る。例えば伸張においてよりも圧縮においての成長が好ましい場合、または、素子全体の積層構造が成長後に仮想基板から取り除かれる場合、素子層は上に記載した順番とは逆の順番で成長され得る。すなわち、最も短波長を発光するAl1xInxP素子層が始めに成長され、その後、その波長には透明である傾斜組成バッファが続き、その後、次に短波長の光を発光するAl1xInxP素子層が続く。全ての発光波長に透明でない限り、仮想基板はその後取り除かれ得る。本明細書に記載される実施態様にはいくつかの利点があるであろう。例えば、GaAsに格子不整合であるAl1xInxP0.5<x<0.7は、窒化物ではない任意のIIIV族化合物の中で最も大きな直接遷移型バンドギャップを提供する。緑色波長発光はそれゆえ、直接遷移エネルギーが間接遷移から数kT~100meV離れており、キャリアの谷間移動を通じた効率損失を防ぐ化合物組成で実現され得る。別の利点は、安価なGaAs、GeまたはSi基板が使用され得ることであろう。さらなる別の利点は、同一素子からの複数の波長発光を可能にする、より長波長の発光もAl1xInxP系内で可能であることであろう。多数の例示的な局面および実施形態が上記で議論されてきたが、当業者はそれらの一定の変更、置換、追加および部分的組合せを認識するであろう。したがって、以下の添付の請求項および以後に示す請求項は、本発明の趣旨および範囲内において、そのような全ての変更、置換、追加および部分的組合せを含むことが意図される。