生长第(Ⅲ)族金属氮化物薄膜的方法和装置、以及第(Ⅲ)族金属氮化物薄膜的制作方法

专利名称：：生长第(Ⅲ)族金属氮化物薄膜的方法和装置、以及第(Ⅲ)族金属氮化物薄膜的制作方法
技术领域：
：本发明涉及氮化镓、氮化铟和氮化铝薄膜或者由这些物质的合金制成的薄膜的生长。更具体的说，本发明涉及一种使用远程等离子体强化汽相淀积(RPECVD)生长氮化镓薄膜的方法和装置，其中来自远程产生的氮等离子体的电中性但化学活性的化学物种可以被导入生长氮化镓薄膜的生长室中。本发明也延及一种在氮化镓薄膜生长过程中减少氮化镓薄膜损伤的方法，并且还延及一种使由铝、石英或熔融石英制成的密封容器(containmentvessel)钝化的方法。本发明还涉及加热。更具体的说，本发明涉及一种在恶劣环境中将物质加热至较高温度的装置。
背景技术：
：氮化镓是一种广泛用于制造蓝、紫和白光发光二极管、紫外线检测器和高功率微波晶体管的材料。由于氮化镓在制造适用于大量用途的低能耗装置中的实际和潜在的用途，氮化镓薄膜受到极大的关注。氮化镓薄膜能够以多种不同方式生长，包括分子束外延(MBE)法和金属有机化学汽相淀积(MOCVD)法。MOCVD是选择用于为生产LED得到足够质量的薄膜的沉积方法。然而，对于氮化镓薄膜的生长来说，MOCVD法的缺点在于其必须在大约100(TC的温度操作。只有能够承受相对高温的材料(如合成蓝宝石)可以使用这种方法。远程等离子体强化化学汽相淀积(RPECVD)是另一种生长方法，其能够用于生长第(III)族金属氮化物薄膜。当要生长的薄膜是氮化镓时，RPECVD技术能够使用大约600'C至大约68(TC的生长温度，与MOCVD方法的生长温度相比该温度相当低，并且能够降低装置成本。RPECVD方法的另一个优势在于能够使用晶格与GaN更紧密匹配的温度敏感型衬底材料如氧化锌。虽然由于等离子体源远离衬底，RPECVD被广泛认为是避免等离子体中产生的物种损伤薄膜的技术，但是本发明人已经发现，通过这种方法生长的薄膜能够被甚至相对低能量的物种(即，在使用氮等离子体的情况中小于14.5eV)严重损伤。尽管当使用RPECVD时避免了来自电离微粒和高能量电子的损伤，但是作为能量在等离子体源的短距离内迅速衰减的结果，如果到达衬底的相对低能量的活性中性氮种所具有的能量高于Ga-N键的强度(其为2.2eV)，则其仍然能够引起损伤。这种损伤可以表现为氮原子从薄膜中丢失、或者镓原子和氮原子从其优选晶格位点被驱逐并且随后并入其它非优选的晶格位点。因此，当使用RPECVD生长技术时，需要进一步减少到达衬底的活性中性氮种(activeneutralnigrogenspecies)的能量。己经对下述方面进行了相当多的工作GaN薄膜中的晶体大小和氧分离[I];使用ZnO作为缓冲层对GaN的重结晶前景[2];以及对石英和蓝宝石衬底上生长的GaN的特性的详细对比[3]。通过RPECVD方法结合激光CVD方法制造的早期多晶材料可以比得上用非故意掺杂的n型材料生长制造的早期MBE材料(该非故意掺杂的n型材料的室温迁移性为100—200cm2/Vs[4]，并且载体浓度为大约1016cm—3)。在PCT/AU2003/000598中，描述了一种制造富镓氮化镓薄膜的方法。该方法在大约48(TC至大约90(TC的生长温度和其中的氧分压小于l(T4Torr的气氛中进行。尽管在前述申请所述的方法中非常低的氧分压已经有助于制造具有改进质量的金属氮化物薄膜，但是这样低的氧分压通常需要在生长过程中降低系统压力以实现低氧分压。传统的RPECVD方法的缺点在于，由排气后仍然存在于系统中的氧(甚至下降至大约10"至l(rSTorr的基础压力)、以及从在该方法中用于密封保护等离子体的石英或铝密封保护容器壁和管壁释放的氧原子所引起的氧污染。这就显示了一个问题，即这种氧原子容易掺入氮化镓薄膜中，使薄膜具有不需要的特性。氧是氮化镓薄膜中的一种掺杂剂，但是在生长过程中在用于RPECVD的温度也可能会产生高水平的分离。当氧在氮化镓薄膜中的掺杂无法控制时，其浓度可能会超过可以容忍或需要的水平，该水平取决于是否需要惨入一定量的氧掺入或者甚至其以很低的浓度存在都是不需要的。甚至当电子载体浓度很低时，由于自动补偿机制，薄膜的电导率可能会受氧存在的影响，这能够使电导率和电子迁移性变得非常低。氧污染也可能导致晶体尺寸小或者在特定的生长条件下甚至形成无定形氮化镓。在薄膜生长过程中存在低水平的背景氧(backgroundoxygen)允许在薄膜生长过程中通过控制输入惨杂气体而将掺杂物的水平设置在装置的规格要求水平上。这也保证了晶体的尺寸不受氧分离的限制。当由铝、石英或二氧化硅制成的密封容器或密封管的表面用形成氮等离子体的一部分的高能氮离子(如使用RPECVD方法时所获得的)轰击时，由于氮离子的高能量，密封容器或密封管表面中的一些化学结合的氧原子被释放或驱逐出来。这可能导致在容器表面处产生的悬空键与氮离子之间发生化学反应。这种化学反应自然地取决于等离子体的类型以及密封容器或密封管的材料类型。该反应可以被视为置换反应，其中从容器的结构中除去氧，并且置换为氮。Butcher,KSA等人报道了一项对于使石英和铝制的密封保护容器和管子钝化的可能性的研究，参见o/Ae/Vosw"ie/"&dOcj^e"Cow^3W7/"o^'owo/(a〃/w附7V"n'i/eG^owwiewoe尸/oywa￡>/z""ce(iC/2em,ca/fe/owZ)e;(w/"o"(通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长的氮化镓的与等离子体相关的氧污染的研究)，Phys.Stat.Sol.(c)No1,156-160(2002)。在该文中，作者描述了一种处理铝密封容器或密封管的方法，其中铝密封容器或密封管在氮或氨等离子体中处理大约24小时到几天的较长时间，处理时间取决于随后使用所需要的等离子体的类型。当使用氨等离子体处理容器或管子时，容器或管子表面上的一些氧化铝分子转变成为铝垸(A1H3)，这是一种不稳定的物种，其在空气中迅速衰解形成氧化铝和氢气。当使用氮等离子体处理容器或管子时，容器或管子表面上的一些氧化铝分子转变为氮化铝(A1N)，这限制了携氧物种的进一步演化。然而，在空气气氛中，氮化铝层经过一段时间也会转变为氧化铝和挥发性气体产物如氢，这样在每次生长氮化镓薄膜之前不得不重复进行该处理过程。前述Butcher等人的报道的结论是，通过使用石英密封管或微波窗生长的氮化镓薄膜，即使通过使氮等离子体通过其中来进行一些预处理，氧污染也是不可避免的。考虑到熔融石英和石英的化学相似性，预期同样的情况也会发生在烙融石英管中。认为石英和熔融石英不适合进行钝化的原因可以归因于被认为在高能氮离子和二氧化硅之间发生的化学反应，该反应可以被简化如下-SiC>2(固体)+N2(等离子体)>SiO(气体)+N2O(气体)..............(1)从方程式(1)中可以看出，两种反应产物都是气态的。这些气态产物被氮等离子体吹走，这样，更多二氧化硅暴露于氮等离子体。因此，需要一种生长氮化镓薄膜的方法和装置，其中氮化镓薄膜的氧污染被减小至最低程度。在RPECVD系统中，在生长室中的部分真空下，使用从反应物如氨(和/或氮)和三甲基镓沉积金属氮化物的反应混合物来生长金属氮化物薄膜。薄膜在位于旋转环上的盘状衬底上生长。使用固定加热器，从下方加热衬底。远程产生氮等离子体，并将其加入生长室中。在使用分子束外延(MBE)的情况中，生长金属氮化物薄膜的压力可以低至10-STorr，而对于RPECVD来说，压力可以是大约0.1-10Torr。衬底位于加热器上方大约2至3mm。根据所使用的技术，生长温度可以为大约900。C至大约1000°C，或者大约500。C至大约1000°C。但是，为在衬底上达到大约65(TC的预期生长温度，加热器必须在高得多的温度工作，这样，热量才能够从下方辐射至衬底上。因此，必须在大约140(TC的温度运行加热器的情况并不罕见。在加热衬底中使用的一类常规加热器包括加热元件、或者由缠绕在其边缘具有凹口的盘状陶瓷基底上的直径为大约0.5mm的钨或钽金属线制成的细丝。由于使用了等离子体，金属氮化物所生长的环境典型地是含有氮原子的还原性气氛，这种气氛对于构造材料来说是非常恶劣的。WO2003/097532描述了一种使用RPECVD方法制造富镓氮化镓薄膜的方法。该申请在此引入作为参考文献。在WO2003/097532所述的方法中，生长室内使用的压力越高，条件越恶劣。当生长系统被调节至前述工作温度和恶劣气体环境时，前述常规加热器可能甚至在生长之前的阶段就被损坏了。包括由鸭或钽制成的电阻丝的常规加热器，当暴露于在这些系统中使用的气体(其包括来自等离子体的反应性氮种和来自金属有机物的氢)时，其会在所使用的生长温度变脆，并且最终破碎。或者，当其因为从金属有机物源气体或者从其自身可能发生的一些蒸发而沉积在邻近的回路或线圈之间的金属引起短路时，其可能发生燃烧。由于金属的脆变和膨胀或者由于金属的蒸发和在回路之间的凝结，电阻丝失去作用，引起短路和短路线圈(winding)的过载。因此，需要比加热元件由钨或钽制成的那些加热器更可靠的加热器，以使用MBE技术和RPECVD技术进行金属氮化物半导体的生长。另一种类型的传统加热器如美国专利第6,140,624号所述。这种加热器包括由热解氮化硼制成的介电基体和叠加在该介电基体上的热解石墨加热元件。美国专利第5,343,022号描述了一种类似的加热装置，该加热装置由氮化硼介电基体(dielectricbase)和其中包裹的热解石墨加热元件组成。在美国专利第4,777,022号中，描述了一种外延加热装置和方法。该加热器包括位于核心周围的电阻线圈，该核心包括由氮化硼、热解氮化硼或pyrifolyte制成的中空圆柱管部分。然而，由于使用了热解氮化硼和热解石墨，它们是在高温下使用化学汽相淀积技术、使用适当的掩模一层接一层地生长包括加热元件的基板而制造的，因此这些加热器非常昂贵。由于其高成本，对于使用RPECVD技术的商品金属氮化物薄膜的制造来说，这些加热器在经济上是不合算的。因此，需要一种廉价加热器，其能够承受在用于生长金属氮化物的RPECVD生长系统中遇到的恶劣操作条件。
发明内容明的一个目的是克服或基本改善至少一种上述缺点，或满足至少一种上述需求。生长金属氮化物薄膜的方法根据本发明的第一方面，提供了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(III)族金属氮化物薄膜的方法，该方法包括下述步骤(a)将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约400。C至大约750'C的温度范围；(b)在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种；(c)将活性中性氮种输送至生长室中；(d)在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种；以及(e)在使薄膜适用于装置用途的条件下，在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜。衬底可以包括位于该衬底上的缓冲层。与衬底的晶格相比，缓冲层的晶格可以与薄膜晶格更紧密地匹配。与适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜可能具有大的缺陷密度。与适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜可能具有低电子或空穴迁移率。与适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜可能具有低能带间隙。与适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜可能具有高氧含量。与在薄膜生长过程中不会被来自氮等离子体的氮种严重损坏的第(III)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜可能在薄膜生长过程中被氮种(nigrogenspecies)严重损坏。与没有在衬底或缓冲层(该衬底或缓冲层在生长第(in)族金属氮化物薄膜之前就已经被来自氮等离子体的氮种严重损坏)上生长的第in族氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜可以在衬底或缓冲层(该衬底或缓冲层在生长第(in)族金属氮化物薄膜之前已经被来自氮等离子体的氮种严重损坏)上生长。与预先对用于容纳氮等离子体的管子进行钝化之后生长的m族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜可能在没有预先对用于容纳氮等离子体的管子进行钝化的情况中生长。与使用具有适当低水平杂质的氮生成的氮等离子体生长的第(III)族金属氮化物相比，可能不适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜可能是使用具有过高水平杂质的氮生成的氮等离子体生长的。与在生长室中合适的压力(这种合适的压力导致生成适用于装置用途的金属氮化物薄膜)下生长的第(III)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(m)族金属氮化物薄膜可能是在生长室中过低的压力下生长的。与适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(m)族金属氮化物薄膜可能具有高氧含量。与适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜可能是在含有过高氧分压的气氛中生长的。与作为半导体的适用于装置用途的第ni金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜可能是绝缘的。与可以不需要的另外的退火步骤的适用于装置用途的第(ni)族金属氮化物薄膜相比，可能不适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜可能需要另外的退火步骤。可能不适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜可能是不显示第(in)族金属氮化物的结晶学结构特性的第(in)族金属氮化物薄膜。可以适用于装置用途的第(m)族金属氮化物薄膜可以是显示第(m)族金属氮化物结晶学结构特性的第(in)族金属氮化物薄膜。可能不适用于装置用途的第(m)族金属氮化物薄膜可以是下述第(in)族金属氮化物薄膜其中该薄膜在衬底或缓冲层上生长，因此在该薄膜和衬底或缓冲层之间存在巨大的晶格失配(latticemismatch)。可以适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜可以是下述第(III)族金属氮化物薄膜其中该薄膜在衬底或缓冲层上生长，因此在该薄膜和衬底或缓冲层之间存在很小的晶格失配或不存在晶格失配。可能不适用于装置用途的第(III)族金属氮化物薄膜可以是下述第(III)族金属薄膜其中该薄膜显示柱状结构(M.A.Sanchez-GarciaE.Calleja，E.Monroy,FJ.Sanchez,F.Calle，E.Munoz禾口R.Beresford,J.Cryst.Growth,183,23，1998)。可以适用于装置用途的第(in)族金属氮化物薄膜可以是其中的薄膜不显示柱状结构的薄膜。适用于装置用途的薄膜可以进一步进行加工步骤，如掺杂、退火等。步骤(e)可以包括步骤(el):(el)在下述条件下在所加热的目标上形成第(in)族金属氮化物的薄膜该条件使所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低500meV以下，并且使薄膜适用于装置用途。步骤(e)可以包括步骤(e2):(e2)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低500meV以下，并且使薄膜适用于装置用途，其中在所述的形成过程中，使用选自下述条件中的至少一种(i)目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm,其中生长室内的压力在大约lTorr和大约15Torr之间；(ii)生长室内的氧分压小于10—4Torr;(iii)生长室内的氧分压在10"Torr至10'"Torr的范围内；(iv)生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(v)生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于该目标和位于远处的氮等离子体源之间；以及(vii)所述目标位于生长室内，其与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。该薄膜可以特别适用于形成例如LED或其它设备的设备。LED可以是蓝光LED或其它色光LED或白光LED。LED可以是GaNLED。LED可以是GaN蓝光LED。该目标可以位于生长室内，其与氮等离子体在其中形成的密封管的出口端之间的距离为大约20cm至大约25cm。当目标与密封管的出口段之间的距离为大约20cm至大约25cm时，其中可以生长金属氮化物薄膜的生长室内的压力可以使该薄膜适用于装置用途。目标在生长室内的位置与密封管(containmenttube)出口端之间的距离可以小于大约20cm，或者与密封管出口端之间的距离可以大于大约25cm。当目标在生长室内的位置与密封管出口端之间的距离小于大约20cm(例如，在大约20cm和大约10cm之间、或者在大约20cm和大约15cm之间、或者在20cm和17cm之间)时，其中可以生长金属氮化物薄膜的生长室内的压力可以使该薄膜适用于装置用途(在这种情况中，生长室内的压力可能比当薄膜/目标与密封管出口端的距离在大约20cm和25cm之间时的生长室内的压力高一些，以便减少电离氮种和中性氮种对在目标上生长的薄膜的损坏，例如，如果对20cm—25cm的距离来说3—5Torr是生长室内的合适压力，则对20cm—17cm的距离来说，在生长室内5_10Torr是合适的，尽管应当意识到合适的工作压力范围和最佳压力需要通过试验确定)。当目标在生长室内的位置与密封管出口端之间的距离超过大约25cm时(例如，在大约25cm和大约50cm之间、或者在大约25cm和大约40cm之间、或者在25cm和30cm之间、或者在25cm和28cm之间)时，其中可以生长金属氮化物薄膜的生长室内的压力可以使该薄膜适用于装置用途(在这种情况中，生长室内的压力可能与当薄膜/目标与密封管出口端之间的距离在大约20cm和25cm之间时的生长室内压力相同或者比其低一些，以便减少电离氮种和中性氮种对薄膜的损坏，例如，如果对于20cm—25cm的距离来说3—5Torr是生长室内的合适压力，则对25cm—35cm的距离来说，在生长室内l一3Torr是合适的，尽管应当意识到合适的工作压力范围和最佳压力需要通过试验确定)。挡板或叶轮可以位于目标和密封管出口端之间。挡板或叶轮的位置可以接近密封管出口端的附近(例如，0—10cm、l一8cm、1—6cm)。步骤(e)可以包括步骤(e3):(e3)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低70至40meV，并且该薄膜适用于装置用途。步骤(e)可以包括步骤(e4):(e4)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低70至40meV，并且该薄膜适用于装置用途。步骤(e)可以包括步骤(e5):(e5)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使薄膜是半导体薄膜并且适用于装置用途，其中该金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。步骤(e)可以包括步骤(e6):(e6)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使薄膜是半导体薄膜并且适用于装置用途，其中该金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合，其中在所述的形成过程中，使用选自下述条件中的至少一种(i)目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，并且其中生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(ii)生长室内的氧分压小于10-4Torr;(iii)生长室内的氧分压在10"Torr至10—11Torr的范围内；(iv)生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(v)生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于该目标和位于远处的氮等离子体源之间；以及(vii)目标在生长室内的位置与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。步骤(e)可以包括步骤(e7)(e7)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使薄膜的电阻率在大约0.0001和1(^ohm.cm之间并且使薄膜适用于装置用途，其中该金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。步骤(e)可以包括步骤(e8):(e8)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使薄膜的电阻率在大约0.0001和1(/ohm.cm之间并且使薄膜适用于装置用途，其中该金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合，其中在所述的形成过程中，使用选自下述条件中的至少一种-(i)目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，其中生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(ii)生长室内的氧分压小于10"Torr;(iii)生长室内的氧分压在10"Torr至10—"Torr的范围内；(iv)生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(v)生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于目标和远处的氮等离子体源之间；以及(vii)目标在生长室中的位置与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。步骤(e)可以包括步骤(e9):(e9)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使薄膜显示第(m)族金属氮化物的结晶学结构特性并且适用于装置用途。步骤(e)可以包括步骤(el0):(e10)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中该薄膜显示第(III)族金属氮化物的结晶学结构特性，并且该薄膜适用于装置用途，其中在所述的形成过程中，使用选自下列条件中的至少一种(i)目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，其中生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(ii)生长室内的氧分压小于10-4Torr;(iii)生长室内的氧分压在1()4Torr至10"'Torr的范围内；(iv)生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(v)生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于目标和远处的氮等离子体源之间；以及(vii)目标在生长室内的位置与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。步骤(e)可以包括步骤(ell):(ell)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使薄膜显示小于1.6原子％的氧浓度，其中该薄膜适用于装置用途。步骤(e)可以包括步骤(el2):(el2)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中该薄膜显示氧浓度小于1.6原子％，并且其中该薄膜适用于装置用途，其中在所述的形成过程中，使用选自下列条件中的至少一种(i)目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，其中生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(ii)生长室内的氧分压小于10"Torr;(iii)生长室内的氧分压在10"Torr至10—UTorr的范围内；(iv)生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(v)生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于目标和远处的氮等离子体源之间；以及(vii)目标在生长室的位置与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。步骤(b)可以包括步骤(bl):(bl)在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种，其中该等离子体是从氮气生成的，该氮气中包括的杂质小于或等于10份/10亿份氮。步骤(C)可以包括步骤(Cl):(Cl)将活性中性氮种经密封管输送至生长室中，所述的密封管包括选自石英管(silicatube)、石英管(quartztube)和氮化硼管的管子，所述的管子具有内表面。在步骤(a)之前，可以进行步骤(a')，步骤(a')包括(a')将密封管内表面的至少一部分与氮等离子体在大约lOmTorr至大约100Torr的压力下接触大约1小时至100小时的一段时间，将密封管内表面的至少一部分与氮等离子体接触使得密封管中的至少部分二氧化硅与氮等离子体中的氮离子反应，从而使至少部分二氧化硅在大约10mTorr至大约100Torr的压力下转变为不释放氧原子或者释放较少氧原子的物种。步骤(c)可以包括步骤(c2):(c2)将活性中性氮种输送至生长室中，使得活性中性氮种沿通道直接通往目标的中心区域，该通道的位置与包含目标的平面基本上成45度至直角的角度。根据本发明的一个实施方式，提供了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(III)族金属氮化物薄膜的方法，该方法包括下述步骤一将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约40(TC至大约750。C的温度范围内；—在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种；—将活性中性氮种输送至生长室中；一在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种；以及一在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜该条件使所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约500meV以下。这些条件可以包括选自下述的一种或多种条件(i)生长室内的压力；(ii)其中，目标在生长室内的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间存在一定距离；(iii)其中挡板或叶轮位于目标和用于远程产生氮等离子体的源之间；(iv)目标在生长室内的温度；以及(V)生长室内的氧分压，从而使所测量的薄膜的能带间隙比己确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约500meV以下。所测量的薄膜的能带间隙可以比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约450meV以下、大约400meV以下、大约350meV以下、大约300meV以下、大约250meV以下、大约200meV以下、大约175meV以下、大约150meV以下、大约125meV以下、大约100meV以下或者大约80meV以下。所测量的能带间隙可以比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低500-400、500-300、500-200、500-100、500-80、500-60、500-50、500-40、500-30、500-20、500-10、450-400、400-300、400-200、400-100、400-80、400-60、400-50、400-40、400-30、400-20、400-10、300-250、300-200、300-100、300-80、300-60、300-50、300-40、300-30、300-20、300-10、250-210、250-200、250-100、250-80、250-60、250-50、250-40、250-30、250-20、250-10、200-175、200-150、200-125、200-100、200-80、200-70、200-60、200-40、200-30、200-10、150-120、150-100、150-90、150-80、150-60、150-50、150-40、150-30、150-20、150-10、100-90、100-80、100-70、100-60、100-50、100-40、100-30、100-20、100-10、75-70、75-60、75-50、75-40、75-30、75-20、75-10、65-60、65-50、65-40、65-30、65-20、65-10、60-40、55-40、55-45或53-47meV。所测量的能带间隙可以比已确定的第(in)族金属氮化物的能带间隙低大约500、475、450、425、400、375、350、325、300、275、250、225、200、175、150、125、100、90、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10或5meV。在形成第(III)族金属氮化物薄膜的过程中，生长室内的压力可以保持在，例如，大约O.l至大约15Torr、0.5至10Torr、1至7Torr、1.5至5Torr、2至4Torr或2.5至3.5Torr的范围内。生长室内的氧分压可以小于10-2、10-3、10-4、l(T5、l(T6、l(T7、l(T8、l(T9、10-10、10-11或10"2Torr。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(III)族金属氮化物薄膜的方法，该方法包括下述步骤一将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约40(TC至大约75(TC的温度范围内；一在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种；—将活性中性氮种输送至生长室中；一在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种；以及一在一定压力下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约500meV以下。第(III)族金属可以是镓。产生氮等离子体的等离子体产生区域相对于目标的位置、氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置与目标之间的距离、以及生长室内的压力可以如下所述到达目标的在等离子体产生区域中产生的活性中性氮种，在薄膜生长过程中的平均能量小于或大致等于第(m)族金属氮化物的第(III)族金属-氮化物的键能，或者在薄膜生长之前的平均能量小于或大致等于衬底上缓冲层的键能。活性中性氮种的平均能量可以小于或大致等于第(III)族金属氮化物的第(III)族金属-氮化物的键能，但是大于衬底的热能。来自氮等离子体的活性中性氮种可以是电中性化学活性的物种。在氮化镓的情况中，通过增加氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置与目标之间的距离与增加生长室内压力的结合，可以基本防止来自氮等离子体的平均能量大于或等于大约2.2eV的电中性化学活性的物种在氮化镓薄膜生长的过程中到达衬底。氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置与目标之间的距离为大约20至25cm、生长室内的压力在大约2Torr和大约4Torr之间、并且挡板或叶轮位于目标和用于远程产生氮等离子体的源之间，这已经显示出在氮化镓薄膜的生长方面工作良好。增加氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置与目标之间的距离、以及增加生长室内的压力使分子碰撞数目增加，该分子碰撞是由来自等离子体的电中性化学活性物种与处在热能状态的背景气体物种之间经受的碰撞，因此电中性化学活性物种的总平均能量降低了。电中性化学活性物种在氮的情况中可以是原子氮。这种平均能量的降低必须与电中性化学活性物种的有限寿命相平衡，这样电中性化学活性物种在相互反应之前与第(III)族金属反应形成非反应性物种，后者不会参与薄膜的生长。通过使用一块或多块挡板或叶轮，来自氮等离子体的平均能量大于大约2.2eV(在GaN的情况中，这是需要在GaN生长的过程中到达衬底的电中性化学活性物种的平均能量上限)的电中性化学活性物种的能量可以在其到达衬底之前大幅降低。挡板或叶轮通过诱导与低能表面和其它低能气体物种的进一步碰撞，降低了电中性化学活性物种的平均能量。在与GaN薄膜生长有关的一个实施方式中，来自氮等离子体的平均能量大于大约2.2eV的电中性化学活性物种在到达目标前可以通过下述方式降低其能量(i)控制生长室内的压力，(ii)选择目标和氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的合适距离，以及(iii)同时使用一块或多块位于目标和用于远程产生氮等离子体的源之间的挡板和/或叶轮。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(III)族金属氮化物薄膜的方法，该方法包括下述步骤—将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约40(TC至大约750°C的温度范围内；—在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种；—将活性中性氮种输送至生长室中；—在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种，以及—在使薄膜是半导体薄膜的条件下，在所加热的目标上形成金属氮化物薄膜，其中该金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合，其中该薄膜是半导体薄膜。表<table>tableseeoriginaldocumentpage112</column></row><table>自下列的一种或多种条件(i)生长室内的压力；(ii)其中目标在生长室内的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间存在一段距离；(iii)其中挡板或叶轮位于目标和用于远程产生氮等离子体的源之间；(iv)目标在生长室内的温度；以及(v)生长室内的氧分压。薄膜的晶体结构可以是纤锌矿(wurtzite)结构或立方结构。薄膜不能是无定形膜。第(III)族金属氮化物可以包括GaN、InN、A1N或其合金，并且可以是纤锌矿结构或立方结构或显示纤锌矿结构或立方结构或其组合的X-线衍射反射特性。第(III)族金属氮化物可以包括GaN、InN、A1N或其合金，并且可以是纤锌矿结构或显示GaN、InN、A1N或其合金的纤锌矿结构特征的X-线衍射反射特性。所测量的薄膜能带间隙可以比己确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约500meV以下。薄膜可以是半导体薄膜(除了在A1N的情况中是绝缘的之外)。氧分压可以小于icr2、i(T3、i(T4、io-5、io-6、i(T7、io'8、10—9、io-1Q、l(T"或l(T12Torr。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(III)族金属氮化物薄膜的方法，该方法包括下述步骤一将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约400°C至大约750°C的温度范围内；一在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种；一将活性中性氮种输送至生长室中；一在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种，以及一在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜该条件使薄膜显示小于1.6原子％的氧浓度。该条件可以包括选自下列的一种或多种条件(i)生长室内的压力；(ii)其中目标在生长室内的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间存在一段距离；(iii)其中挡板或叶轮位于目标和用于远程产生氮等离子体的源之间；(iv)目标在生长室内的温度；以及(v)生长室内的氧分压，从而使薄膜显示的氧浓度低于1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.075、0.05、0.038、0,030、0.010、0.007、0.005、0.003、0.0009、0.0007、0.0005、0.0003或0.0001原子％。生长室内的氧分压可以小于10'2、l(T3、l(T4、10-5、10-6、10—7、10-8、10-9、IO'10、lO-"或10-12Torr。生长室内的氧分压可以在10—2-l(T1210-2匿10—■li1(T2-l(T'1210-2-.1010-3-io-12、10-3-10"1、i(r3-io-1()、io-4-.10.-12.10-iiio-4-■10.-1010-5-.10-1210-5-io-11、10-5-10-10、10-6-10-12、10-6-.10.-1110-6-10..1010-7-.10'.12IO义■10.-1110-7-io-10、10-8画10-12、10-8-10-11、io义10-.1010-9-l(T■1210隱9-l(T11io-9-10io-10-io-12、l0-io_10-ii或10-U-10"Torr的范围内。该薄膜显示的氧浓度范围可以是1.59-0.01、1.4-0.01、1.3-0.01、1.2-0.01、l.l画O.Ol、1-0.01、0.9-0.01、0.8-0.01、0.7-0.01、0.6-0.01、0.5-0.01、0.4-0.01、0.3-0.01、0.2-0.01、0.1-0.01、0.075-0.01、1.59-0.02、1.4-0.02、1.3-0.02、1.2-0.02、1.1-0.02、1-0.02、0.9-0.02、0.8-0.02、0.7-0.02、0,6-0.02、0.5-0.02、0.4-0.02、0.3-0.02、0.2-0.02、0.1-0.02、0.075-0.02、1.59-0.03、1.4-0.03、1.3-0.03、1.2-0.03、1.1-0.03、1-0.03、0.9-0.03、0.8-0.03、0.7-0.03、0.6-0.03、0.5-0.03、0.4-0.03、0.3-0.03、0.2-0.03、0.1-0.03、0.075-0.03、1,59-0.038、1.59-0.0001、1.59-0.0009、1.59-0.001、1.59-0.003、1.59-0.005、1.59-0.009、1.59-0.01、1.0-0.038、1.0-0.0001、1.0-0.0009、1.0-0.001、1,0-0.003、1.0-0.005、1.0-0.009、1.0-0.01、0.5-0.038、0.5-0.0001、0.5-0.0009、0.5-0.001、0.5-0.003、0.5-0.005、0.5-0.009、0.5-0.01、0.1-0.038、0.1-0.0001、0.1-0.0009、O.l陽O週、O.l-O扁、0.1-0.005、0.1-0.009、O.l隱O.Ol、0.05-0.038、0.05-0.0001、0.05-0.0009、0.05-0.001、0.05-0.003、0.05-0.005、0.05-0.009或0.05-0.01原子Q^。该薄膜可以是包括n型掺杂物的n型薄膜。该薄膜可以是包括P型掺杂物的P型薄膜(在p型薄膜的情况中，需要单独的p型掺杂步骤)。薄膜中的载体浓度可以在10夂10"载体/cm3、1017-102()载体/^3、107-10"载体/cm3、5X1017-1021载体/cm3、5X10"画102o载体/cm3、5乂1017-1019载体/^3、1017-1018载体/cm3、10"画10"载体/cm3、7X10"-l(T载体/cm3、1018-102°载体/(^13或1019-102()载体/cm3的范围内。载体浓度可以是供体或受体载体浓度。该薄膜可以适用于装置用途。薄膜的氧浓度可己通过SIMS测量。本发明还提供了一种第(III)族金属氮化物薄膜(例如，GaN薄膜)，其中该薄膜显示的氧浓度低于1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.075、0.05、0.038、0.030、0.010、0.007、0.005、0.003、0.0009、0.0007、0.0005、0.0003、或0.0001原子％。该薄膜显示的氧浓度范围为1.59-0.01、1.4-0.01、1.3-0.01、1.2-0.01、1.1-0.01、1-0.01、0.9-0.01、0.8-0.01、0.7-0.01、0.6-0.01、0.5-0.01、0.4-0.01、0.3-0.01、0.2-0.01、0.1-0.01、0,075-0.01、1.59-0.02、1.4-0.02、1.3-0.02、1.2-0.02、1,1-0,02、1-0.02、0.9-0.02、0.8-0.02、0.7-0.02、0,6-0.02、0.5-0.02、0.4-0.02、0.3-0.02、0.2-0.02、0.1-0.02、0.075-0.02、1.59-0,03、1.4-0.03、1.3-0.03、1.2-0.03、11-0.03、1-0.03、0.9-0.03、0,8-0.03、0.7-0.03、0.6-0.03、0.5-0.03、0.4-0,03、0.3-0.03、0.2-0.03、0.1-0.03、0.075-0.03、1.59-0.038、1.59-0.0001、1.59-0.0009、1.59-0.001、1.59-0.003、1.59-0.005、1.59-0.009、1,59-0.01、1.0-0.038、1.0-0.0001、1.0-0.0009、1.0-0.001、1.0-0.003、1.0-0.005、1.0-0.009、1.0-0.01、0.5-0.038、0.5-0.0001、0.5-0.0009、0.5画0.001、0.5-0.003、0.5-0.005、0.5-0.009、0.5-0.01、0.1-0.038、0.1-0.0001、0.1-0.0009、0.1-0.001、0.1-0.003、0.1-0.005、0,1-0.009、0.1-0.01、0.05-0.038、0.05-0.0001、0.05-0.0009、0.05-0.001、0.05-0.003、0.05-0.005、0.05-0.009或0.05-0.01原子％。该薄膜可以是包括n型掺杂物的n型薄膜。该薄膜可以是包括p型掺杂物的p型薄膜(在p型薄膜的情况中，需要单独的p型掺杂步骤)。薄膜中的载体浓度可以在1016-1021载体/cm3、10'7-l()20载体/cm3、1017-1021载体/cm3、5X1017-102，/cm3、5X10'7-l。2o载体/cm3、5X1017-1019载体/cm3、10"-108载体/cm3、10"-10'9载体/cm3、7X1017-1019载体/cm3、1018-102()载体/0113或1019-102()载体/咖3的范围内。载体浓度可以是供体或受体载体浓度。该薄膜可以适用于装置用途。薄膜显示第(III)族金属氮化物的结晶学结构特性或第(III)族金属氮化物的结晶学结构特性的X-线衍射反射特性。氧浓度低于1.6原子％的薄膜的结晶学结构可以是纤锌矿结构或立方结构。该薄膜不是无定形膜。第(III)族金属氮化物可以包括GaN、InN、A1N或其合金，并且可以是纤锌矿结构或立方结构或显示纤锌矿结构或立方结构或其组合的X-线衍射反射特性。第(III)族金属氮化物可以包括GaN、InN、A1N或其合金，并且可以是纤锌矿结构或显示GaN、InN、A1N或其合金的纤锌矿结构特征的X-线衍射反射特性。所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约500meV以下。薄膜可以是半导体薄膜(除了在A1N的情况中是绝缘的之外)。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(m)族金属氮化物薄膜的方法，该方法包括下述步骤—将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约40(TC至大约75(TC的温度范围内；一在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种，其中该等离子体从下述氮气中产生该氮气中包括的杂质少于或等于10份/10亿份氮；一将活性中性氮种输送至生长室中；一在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种；以及一在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜。等离子体可以从下述氮气中产生该氮气中包括的杂质少于或等于9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.7、0.5、0.3、0.1、0.08、0.05伤、/IO亿份氮。这些份数可以基于体积体积、重量重量、摩尔摩尔或者它们的组合。薄膜可以显示第(III)族金属氮化物的结晶学结构特性或第(III)族金属氮化物结晶学结构特性的X-线衍射反射特性。薄膜的晶体结构可以是纤锌矿结构或立方结构。薄膜不能是无定形膜。第(III)族金属氮化物可以包括GaN、InN、A1N或其合金，并且可以是纤锌矿结构或立方结构或者显示纤锌矿结构或立方结构或其组合的X-线衍射反射特性。第(III)族金属氮化物可以包括GaN、InN、A1N或其合金，并且可以是纤锌矿结构或者显示GaN、InN、A1N或其合金的纤锌矿结构特性的X-线衍射反射特性。所测量的薄膜的能带间隙可以比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约500meV以下。薄膜可以是半导体薄膜(除了在A1N的情况中是绝缘的之外)。薄膜的氧浓度可以小于1.59原子％。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(ni)族金属氮化物薄膜的方法，该方法包括下述步骤一将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约400°C至大约750°C的温度范围内；一在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种；一将活性中性氮种经密封管输送至生长室中，所述的密封管包括硅管、石英管或氮化硼管，并且具有内表面；一在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种，以及一在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜；其中在该过程之前或之中，密封管内表面的至少一部分可以与氮等离子体相接触，其中该接触步骤在大约10mTorr至大约100Torr的压力下进行大约1小时至100小时的时间，该接触步骤使密封管中的至少一部分二氧化硅与氮等离子体中的氮离子反应，从而使至少一部分二氧化硅在大约10mTorr至大约100Torr的压力下转变为不释放氧原子或释放很少氧原子的物种。衬底或包括缓冲层的衬底可以使用根据本发明第七方面的加热器加热。等离子体可以从下述氮气产生该氮气中包括的杂质少于或等于9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.7、0.5、0.3、0.1、0.08、0.05份/10亿份氮。这些份数可以基于体积体积、重量重量、摩尔摩尔或其组合。薄膜可以显示第(III)族金属氮化物的结晶学结构特性或第(III)族金属氮化物结晶学结构特性的X-线衍射反射特性。薄膜的结晶学结构可以是纤锌矿结构或立方结构。薄膜不可以是无定形膜。第(III)族金属氮化物可以包括GaN、InN、AIN或其合金，并且可以是纤锌矿结构或立方结构或者显示纤锌矿结构或立方结构或其组合的X-线衍射反射特性。第(III)族金属氮化物可以包括GaN、InN、A1N或其合金，并且可以是纤锌矿结构或者显示GaN、InN、AIN或其合金的纤锌矿结构特性的X-线衍射反射特性。所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约500meV以下。薄膜可以是半导体薄膜(除了在AIN的情况中是绝缘的之外)。薄膜的氧浓度可以小于1.59原子％。二氧化硅可以转变为氮化物物种。所加热的衬底可以在薄膜的形成过程中旋转。所加热的衬底可以以下述范围内的旋转速率旋转该旋转速率范围可以是每分钟0.1至100、0.5-50、0.5-20、0.5-10、0.5-5、0.5-3、1-100、1-70、1-50、1-30、1-20、1-15、1-10、1-7、1-5、l-3或l-2次旋转。所加热的衬底在薄膜的形成过程中可以是静止的。在薄膜生长过程中到达衬底的在等离子体产生区域产生的活性中性氮种(nitrogenspecies)的平均能量可以小于或大致等于第(III)族金属氮化物的键能，或者在薄膜生长之前到达衬底的在等离子体产生区域中产生的活性中性氮种的平均能量可以小于或大致等于衬底上缓冲层的键能。活性中性氮种可以是氮原子。目前已确定的GaN(纤锌矿型)的能带间隙为大约3.4eV，GaN(立方型)为大约3.1eV，AIN(纤锌矿型)为大约6,2eV，AIN(立方型)为大约5.2eV，InN(纤锌矿型)为大约1.7eV(尽管在文献中已经报道该能带间隙的变化可以低至0.65eV)，InN(立方型)为大约1.5eV。应当意识到，在文献中己经报道了这些数值的一些变化，可以更好地理解的是，已确定的能带间隙可能根据InN的材料特性发生改变，可以获得较好质量的材料用于分析。在三元合金和四元合金的情况中，指定组合物和晶体结构的已确定的能带间隙可以从文献中确定。在GaAIN(纤锌矿型，也可称为六角型)的情况中，例如，能带间隙将根据合金中Ga和Al的相对量而在3.4eV和6.2eV之间。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(III)族金属氮化物薄膜的方法，该方法包括下述步骤-一将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约400。C至大约750°C的温度范围内；一在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种；一将活性中性氮种输送至生长室中；一在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种；以及一在所加热的目标上形成第(m)族金属氮化物薄膜，其中活性中性氮种和/或反应混合物沿通道直接通往目标的中心区域，该通道的位置与包含衬底的平面基本成45度至直角的角度。该方法可以包括在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜，其中活性中性氮种和/或反应混合物沿通道直接通往目标的中心区域，该通道的位置与包含目标的平面基本上成下述范围内的角度该角度范围可以是50度至直角、60度至直角、70度至直角、80度至直角、85度至直角。该方法可以包括在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜，其中活性中性氮种和/或反应混合物沿通道直接通往目标的中心区域，该通道的位置与包含目标的平面基本成直角。下述信息应用于第一方面及其实施方式衬底可以包括布置在基础衬底(basesubstrate)或基础衬底的缓冲层上的一层或多层金属氮化物薄膜。基础衬底可以选自蓝宝石、二氧化硅、钠钙玻璃、硼硅玻璃、硅、玻璃、合成蓝宝石、石英和具有与第(III)族金属氮化物紧密匹配的晶格的结晶物质。第(III)族金属物种可以是烷基第(III)族金属物种，例如，Q-C5三烷基-第(III)族金属(其中该金属是Ga、Al和/或In)。镓种(galliumspecies)可以是垸基镓，例如，C广C5三烷基镓、三甲基镓、三乙基镓、乙基二甲基镓或三丙基镓、或者它们的混合物。铟种(indiumspecies)可以是烷基铟，例如，C广C5三烷基铟、三甲基铟、三乙基铟、乙基二甲基铟或三丙基铟、或者它们的混合物。铝种(aluminiumspecies)可以是烷基铝，例如，CrC5三烷基铝、三甲基铝、三乙基铝、乙基二甲基铝或三丙基铝、或它们的混合物。可以使用烷基镓种和/或烷基铟种和/或烷基铝种中至少两种的混合物。温度可以在大约40(TC和680。C之间、或者大约500。C和大约670°。之间、大约520。C和67(TC之间、或者大约53(TC和67(TC之间或者大约54(TC和670'C之间、或者大约55(TC和670"C之间、或者大约560。C和670。C之间、570。C和670。C之间、580。C和670。C之间、590。C和670。C之间、600。C和670。C之间、610。C和670。C之间、620。C和670°C之间、630。C和66(TC之间或者640。C和660。C之间。温度可以是大约600、605、610、615、620、625、630、635、640、645、650、655或660。C。在第(III)族金属氮化物薄膜形成的过程中，生长室内的压力可以保持在大约O.l、0.5、1.0、1.5、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3,0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3,7、3.8、3,9、4.1、4.2、4.3、4,4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10Torr。衬底可以选自蓝宝石、二氧化硅、钠钙玻璃、硼硅玻璃、硅、玻璃、合成蓝宝石、石英和具有与第(m)族金属氮化物紧密匹配的晶格的结晶物质。在氮化镓的情况中，衬底可以是，例如，氧化锌、SiC、氮化镓、HfN、AlGaN。衬底可以包括位于衬底上的氧化锌、氮化铪、SiC等的缓冲层。当要生长的薄膜是可选择的第(III)族金属(例如，铝或铟)氮化物薄膜时，到达衬底的在氮等离子体中产生的活性中性氮种可以具有下述平均能量该平均能量小于或等于第(III)族金属氮化物键的键能。金属氮化物可以包括氮化镓、氮化铟、氮化铝、氮化镓铝、氮化镓铟、氮化铟铝或氮化铟镓铝。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种根据本发明前述任意方面所规定的方法获得的氮化镓薄膜。所获得的氮化镓薄膜可以具有下述测量的能带间隙所测量的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约450meV以下、大约400meV以下、大约350meV以下、大约300meV以下、大约250meV以下、大约200meV以下、大约175meV以下、大约150meV以下、大约125meV以下、大约100meV以下或者大约80meV以下。所测量的能带间隙可以比已确定的第an)金属氮化物的能带间隙低500-400、500-300、500-200、500-100、500-80、500-60、500-50、500-40、500-30、500-20、500-10、450-400、400-300、400-200、400-100、400-80、400-60、400-50、400-40、400-30、400-20、400-10、300-250、300-200、300-100、300-80、300-60、300-50、300-40、300-30、300-20、300-10、250-210、250-200、250-100、250-80、250-60、250-50、250-40、250-30、250-20、250-10、200-175、200-150、200-125、200-100、200-80、200-70、200-60、200-40、200-30、200-10、150-120、150-100、150-卯、150-80、150-60、150-50、150-40、150-30、150-20、150-10、100-90、100-80、100-70、100-60、100-50、100-40、100-30、100-20、100-10、75-70、75-60、75-50、75-40、75-30、75-20、75-10、65-60、65-50、65-40、65-30、65-20、65-10、60-40、55-40、55-45或53-47meV。所测量的能带间隙可以比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低大约500、475、450、425、400、375、350、325、300、275、250、225、200、175、150、125、100、90、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10或5meV。获得的氮化镓薄膜的薄膜电阻率可以在104-0.0001、103-0.0001、102陽0.0001、10-0.0001、1-0.0001、0.1-0.0001、104-0.001、103-0.001、102-0扁、10'-0扁、1-0.001、0.1-0.001、O.Ol隱O頻、0.05-0.001、104-0.002、103-0.002、102-0.002、101.0.002、1-0.002、0.1-0.002、0.01-0.002或0.05-0.002ohm.cm之间。获得的氮化镓薄膜显示的氧浓度可以低于1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.075、0,05或0.038原子％。本发明方法中的每一种均可以在不存在氨的情况中实施。该方法可以在不存在氢的情况中实施，除了可能包含在第(III)族金属物种中的氢之外。氢气和氨不可以加入至生长室内。在上述本发明方法的每一种中，氮前体是来自氮等离子体的活性中性氮种。在上述本发明方法的每一种中，氮前体是来自微波产生的氮等离子体的活性中性氮种。在上述本发明方法的每一种中，在微波产生的氮等离子体和衬底之间可以使用挡板或叶轮。氮前体不可以来自含氢氮种。氮前体不可以来自，例如，氨、肼、垸基肼(例如，二甲基肼、二乙基肼、甲基乙基肼)或其混合物的氮种。通过本发明的方法生长的GaN和InN及其混合物的薄膜以及Ga、In和Al的三元薄膜可以是半导体性的，而不需要另外的退火步骤。全长^^氮众^^^^^游^"f根据第二方面，本发明提供了通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，该装置包括(a)生长室；(b)选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，该目标位于生长室内；(c)加热器，其用于将目标加热至大约40(TC至大约75(TC的温度范围，该加热器位于生长室内；(d)真空系统，其用于排出生长室中的气体；(e)密封管(containmenttube)，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将远离生长室的氮等离子体中产生的活性中性氮种流输送至生长室内；(f)用于在生长室内形成反应混合物的装置，该反应混合物包含能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种，从而在使薄膜适用于装置用途的条件下形成位于所加热目标上的第(III)族金属氮化物的薄膜。该装置可以进一步包括用于在操作过程中将生长室内的压力控制在大约0.1Torr至大约10Torr的范围内的装置，从而使薄膜适用于装置用途。该装置可以进一步包括用于在第(in)族金属氮化物薄膜生长过程中基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底的装置，从而使薄膜适用于装置用途。该装置可以进一步包括用于控制生长室内的氧分压以使薄膜显示低于大约1.6原子％的氧浓度的装置，从而使薄膜适用于装置用途。该装置可以进一步包括用于从包括少于或等于10份/10亿份氮的杂质的氮气产生氮等离子体的装置，从而使薄膜适用于装置用途。加热器可以是电阻加热器，其包括具有上表面的电阻基板，该基板由选自下列物质的材料制成或包括选自下列物质的材料硼、硅或铝的氮化物或碳化物的压縮颗粒或其组合；以及位于基板上表面或与其相连的加热元件，其包括具有选定电阻的导电部件，以便当电流通过加热元件时产生热量，其中该部件由碳纤维制成或包括碳纤维。根据本发明的一个实施方式，提供了一种生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，该装置包括一生长室；—选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，在使用中该目标位于生长室内部，衬底或缓冲层的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜；一真空系统，用于排出生长室中的气体；一密封管，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将活性中性氮种流输送至生长室内；一用于在装置操作过程中在目标附近提供金属氮化物蒸汽的装置，以便在目标上形成固体金属氮化物薄膜；以及一用于使薄膜适用于装置用途的装置。该装置可以进一步包括样品转移室，其在衬底在生长室内定位之前收纳衬底。该装置可以另外包括适用于将样品转移室与周围环境隔离的预真空锁(loadlock),其通过从转移室排出空气而准备样品，随后将样品从样品转移室转移至生长室。根据本发明的一个实施方式，提供了一种生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，其包括一生长室；一选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，在使用中该目标可位于生长室内，衬底或缓冲层的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜;—真空系统，其用于排出生长室中的气体；一密封管，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将活性中性氮种流输送至生长室内；一用于在装置操作过程中在目标附近提供金属氮化物蒸汽的装置，以便在目标上形成固体金属氮化物薄膜；以及—用于在操作过程中将生长室内的压力控制在大约0.1Torr至大约10Torr的范围内的装置，从而使薄膜适用于装置用途。用于控制生长室内的压力的装置可以是与生长室连通的阀门，所述阀门与真空泵相连。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，其包括-一生长室；—选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，在使用中该目标可位于生长室内，衬底或缓冲层的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜；一真空系统，用于排出生长室中的气体；—密封管，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将活性中性氮种流输送至生长室内；一用于在装置操作过程中在目标附近提供金属氮化物蒸汽的装置，以便在目标上形成固体金属氮化物薄膜；以及一用于在第(III)族金属氮化物薄膜生长过程中基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底的装置，从而使薄膜适用于装置用途。当第(III)族金属氮化物薄膜是氮化镓时，平均能量小于或等于大约2.2eV的活性中性氮种可以到达目标。当第(III)族金属氮化物薄膜是氮化铝时，平均能量小于或等于大约2.88eV的活性中性氮种可以到达目标。当第(III)族金属氮化物薄膜是氮化铟时，平均能量小于或等于大约1.93eV的活性中性氮种可以到达目标。用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达目标的装置，可以包括至少一个叶轮或至少一块挡板、或其组合。挡板或叶轮可以位于目标和用于远程产生氮等离子体的源之间。叶轮可以对活性中性氮种施加离心力。叶轮可以基本防止从氮等离子体发射出来的活性中性氮种沿直线或"瞄准线"迁移至目标上。在本发明的另一个实施方式中，提供了一种生长第(in)族金属氮化物薄膜的装置，其包括—生长室；一选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，在使用中该目标可位于生长室内，衬底或缓冲层的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜；—真空系统，其用于从生长室中排气；一密封管，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将活性中性氮种流输送至生长室内；一用于将衬底加热至40(TC和75(TC之间的温度的装置，从而使薄膜适用于装置用途。用于加热衬底的装置可以是根据本发明第七方面的加热器。在本发明的另一个实施方式中，提供了一种生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，其包括一生长室；一选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，在使用中该目标可位于生长室内，衬底或缓冲层的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜；一真空系统，其用于从生长室中排气；一密封管，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将活性中性氮种流输送至生长室内；一用于在装置操作过程中在目标附近提供金属氮化物蒸汽的装置，以便在目标上形成固体金属氮化物薄膜；以及一用于控制生长室内的氧分压以便使薄膜显示低于大约1.6原子%的氧浓度的装置，从而使薄膜适用于装置用途。用于控制生长室内的氧分压的装置可以包括将密封管内表面的至少一部分与氮等离子体接触，其中该接触步骤在大约10mTorr至大约100Torr的压力下实施大约1小时至100小时的时间，该接触步骤使密封管中的至少一部分二氧化硅与氮等离子体中的氮离子反应，从而使至少一部分二氧化硅在大约10mTorr至大约100Torr的压力下转变为不释放氧原子或释放较少氧原子的化学物种。氧分压可以小于10—2、10-3、l(T4、10-5、10-6、10-7、l(T8、l(T9、10-10、IO"'或10"2Torr。在本发明的又一个实施方式中，提供了一种生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，其包括—生长室；一选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，在使用中该目标可位于生长室内，衬底或缓冲层的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜；一真空系统，其用于从生长室中排气；一密封管，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将活性中性氮种流输送至生长室内；—用于在装置操作过程中在目标附近提供金属氮化物蒸汽的装置，以便在目标上形成固体金属氮化物薄膜；以及—用于从包括少于或等于10份/10亿份氮的杂质的氮气产生氮等离子体的装置，从而使薄膜适用于装置用途。用于从包括少于或等于10份/10亿份氮的杂质的氮气产生氮等离子体的装置可以包括，例如，用气体净化器如金属沸石净化器(例如，硅酸镍基沸石净化器)净化用于产生等离子体的氮气。在本发明的再一个实施方式中，提供了一种生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，其包括-—生长室；一选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，在使用中该目标可位于生长室内，衬底或缓冲层的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜；—真空系统，其用于从生长室中排气；一密封管，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将活性中性氮种流输送至生长室内；一用于在装置操作过程中在目标附近提供金属氮化物蒸汽的装置，以便在目标上形成固体金属氮化物薄膜；并且一其中密封管以下述方式相对于衬底定位在设备操作过程中，活性中性氮种沿通道直接通往衬底的中心区域，该通道的位置与包含衬底的平面基本上成50度至直角的角度，从而使薄膜适用于装置用途。通道的方向可以与包含衬底的平面基本成直角。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，其包括一生长室；—选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，在使用中该目标可位于生长室内，衬底或缓冲层的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜；一真空系统，其用于从生长室中排气；—密封管，其由石英、二氧化硅或氮化硼制成，并且与生长室流体连通，该密封管用于将活性中性氮种流输送至生长室内；一用于在装置操作过程中在目标附近提供金属氮化物蒸汽的装置，以便在目标上形成固体金属氮化物薄膜；并且其中用于在装置操作过程中在衬底附近提供金属氮化物蒸汽的装置以下述方式相对于衬底进行定位在设备操作过程中，金属氮化物蒸汽沿通道直接通往衬底的中心区域，该通道的位置与包含衬底的平面基本成45度至直角的角度，从而使薄膜适用于装置用途。平面的方向可以与包含衬底的平面成直角。RPECVD被广泛地认为是一种低损伤生长技术，然而，本发明人已经观察到使用RPECVD方法生长的薄膜能够被由微波产生的等离子体形成的弹性和高能活性中性氮种所损坏。这促使本发明人考虑了许多防止这些物种到达薄膜、同时仍然允许平均能量低的物种能够与用于形成金属氮化物的三甲基镓(或三甲基铟或三甲基铝)反应的方式。微波和RF等离子体源用于氮化物半导体的分子束外延(MBE)生长。它们使用了具有小洞的出口孔以在等离子体侧保持高压，同时活性物种束被引导入操作压力相对低的室(1(T5Torr)内。用于在MBE系统中生长的活性物种经常被引导到挡板周围，很显然能够使其路径限制在这些MBE系统中使用的闸门(shutter)周围。也可以使用供小面积MBE源使用的开口将活性中性氮种引导到用于膜生长的极大的面积上。然而，MBE使用了低得多的压力，不管是否使用挡板和闸门，这种压力都会导致弹性和高能活性中性氮种的损伤。并不期望对RPECVD也应该保持相似的状况(活性中性氮种能够被引导到用于膜生长得极大的面积上)，因为活性物种离开等离子体区域的条件与使用粒子束的MBE相比更接近于流态条件。RPECVD中使用的较高生长压力似乎不会妨碍在微波等离子体中形成的弹性活性中性氮种重新引导进行大面积生长，同时基本防止对薄膜的损伤。用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(ni)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底的装置可以包括一块或多块挡板和/或叶轮以便将等离子体流重新引导至更大的区域，以便沉积更均匀的金属氮化物薄膜。一块或多块挡板或叶轮可以用于使等离子体或其一个或多个成分放射状地从中央区域如导管、管道或软管的中心线移位。或者，风扇形式的叶轮(包括安装在等离子体通道中并与其成一定角度的刃片或翅片)可以用于基本防止在氮等离子体中产生平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底。挡板或叶轮可以用于将第(III)族金属氮化物薄膜的生长区域增加至更大的面积，同时仍然使用相对小面积的等离子体源。第三方面的装置相对于MBE系统的固有优势在于在生长室内使用较高的生长压力，这限制了薄膜生长过程中的薄膜损坏。根据本发明的方法和装置极大地改善了通过RPECVD法生长的GaN的质量和均匀性。较高的薄膜均匀性能使GaN的沉积面积大于常规所能达到的面积。根据本发明的方法中的改进的生长条件已经允许成功使用了ZnO缓冲层，得到了质量优异的GaN薄膜。形成根据本发明的生长系统的一部分的挡板或叶轮能够使薄膜在直径为大约4英寸的表面区域上生长，这个面积远远大于人们之前认为小面积微波等离子体源有可能达到的面积。通过根据本发明的方法生长的GaN薄膜有可能提供晶格匹配和热匹配层以进一步进行高质量GaN的外延生长，该高质量GaN在不同的异质结构装置上具有低位错密度。根据本发明的沉积方法是基于传统的MOCVD生长，但是允许金属氮化物在大约400-650'C的较低温度沉积。远离衬底支架的准分子激光可以用于增加气体分子向自由基的解离。低温第(III)族金属氮化物生长，例如GaN生长，具有一定的实践优势。这些优势包括使用成本较低的装置和衬底、使用缓冲层(例如ZnO、SiC、HfN、GaN、AlGaN等)的可能性、较低的杂质含量、当生长薄层时较明显的界面、以及在GaN薄膜和衬底之间较低的热应力。其主要的缺点是薄膜与衬底之间的附着力较弱，以及在生长过程中有可能掺入较高程度的氢、氧和碳。錄众根据本发明的第三方面，提供了一种处理由石英或二氧化硅制成或包括石英或二氧化硅的目标的方法，该方法包括下述步骤—将目标表面的至少一部分与氮等离子体在大约10mTorr至大约100Torr的压力下接触大约1小时至大约100小时的时间；和—使目标表面中的至少一部分二氧化硅与氮等离子体中的氮离子反应，从而使这些二氧化硅中的至少一部分在所述压力下转变为不释放氧原子或释放很少氧原子的物种。就第三方面来说，该目标可以是任何包括可释放氧原子的目标。接触步骤优选在接近前述压力范围的下限的压力下进行。为了避免物种在所述压力下复原为释放氧原子或释放较多氧原子的物种，该目标优选在氮流中保持在前述大约10mTorr至大约100Torr的压力下，或在低于l(r6Torr的真空中，并避免接触空气、水蒸气或含有氧的其它任何物质或气体。因此，根据本发明这个方面的方法可以包括在目标表面部分转变为所述物种后，防止目标表面与空气、水蒸气或含氧的物质或气体接触的步骤。二氧化硅可以转变成氮化物物种。目标可以是密封保护容器或密封管。密封容器或密封管可以适用于上述RPECVD方法中，以便在生长金属氮化物薄膜的步骤之前或之中将包括电中性但化学活性的物种的氮等离子体引入生长室中。该金属可以是镓。根据本发明的第四方面，提供了一种生长金属氮化物薄膜的方法，该金属选自镓、铝、铟及其组合，该方法包括下述步骤-一将由石英或二氧化硅制成或者包括石英或二氧化硅的等离子体密封管内表面的至少一部分与氮等离子体接触，其中该接触步骤在大约10mTorr至大约100Torr的压力下进行大约1小时至大约100小时；然后，一在生长室内提供得合适衬底上，从金属氮化物蒸汽中沉积固体金属氮化物的薄膜，同时将包括电中性但化学活性的物种的氮等离子体通过该管导入生长室内。接触步骤优选在接近前述压力范围下限的压力下进行。时间可以是大约5、7、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、27、30、33、36、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100小时或更多。为避免物种在所述压力下复原为释放氧原子或者比所述物种释放更多氧原子的物种，该目标优选在氮流中保持在前述大约10mTorr至大约100Torr的压力下，或在低于10'6Torr的真空中，同时避免接触空气、水蒸气或含有氧的其它任何物质或气体。接触步骤可在大约IO(TC至大约1000。C的温度进行。在接触步骤中，当氮等离子体存在于该管中并通过该管向生长室内供应电中性但化学活性的物种时，该管表面中存在的二氧化硅的至少一部分可以转变为不释放氧原子或释放较少氧原子的物种。二氧化硅所转变成的物种可以是氮化物类物种。通过使金属有机物蒸汽如三甲基镓与氨流在氮等离子体的存在下反应，可以形成金属氮化物薄膜。该金属可以是镓。根据本发明第四方面的方法可以包括重复进行接触步骤和/或沉积步骤的步骤，直至固体金属氮化物薄膜中存在的氧降低至需要的水平，该水平可以由固体金属氮化物薄膜中氧原子与氮原子的比例来测定。在金属氮化物为氮化镓的情况中，需要的水平可以是在距离氮化镓薄膜表面超过大约300nm的深度处低于大约0.1。根据本发明第四方面的方法可以包括在衬底上沉积金属氮化物薄膜之前，使衬底经受真空的步骤。如果存在氮流，真空中的压力可以是大约10mTorr至大约100Torr，或者在不存在任何被故意引入生长室的气体的情况中，该压力可以小于106Torr。衬底可以在生长室内或在独立室(其可以是加料室或预真空锁的形式)内经受真空。根据本发明第四方面的方法可以进一步包括在衬底已经如上经受真空之后将其从独立室、加料室或预真空锁转移至生长室的步骤。该方法可以进一步包括防止衬底在己经经受真空后与携氧物种接触的步骤。而且，该方法可以包括在衬底上生长金属氮化物薄膜之前将其加热或以另外的方式对其进行预处理的步骤。根据本发明的第五方面，提供了一种对由石英或二氧化硅制成或者包括石英或二氧化硅的目标表面的至少一部分进行处理或使其钝化的装置，该装置包括用于在氮等离子体与该表面或该表面一部分之间提供接触的接触装置。该装置可以进一步包括用于在该目标表面的至少一部分的存在下提供真空的真空系统。当该装置使用时和当其不使用时，真空系统可以用于在该表面存在时提供真空。氮等离子体可以包括电中性但化学活性的物种。该装置可以包括能够产生氮等离子体的等离子体发生器。该装置可以进一步包括与密封容器或密封管连通的生长室，以便在RPECVD方法的操作过程中，在合适的衬底上生长氮化镓薄膜。该装置可以在大约10mTorr至大约100Torr的压力下操作。或者，或另外，该装置可以用于在大约500'C至1000。C的温度运行大约0.5分钟至大约100小时。该装置内的氧分压可以小于10—2、10—3、10—4、10—5、10—6、10—7、l(T8、l(T9、10-10、10—"或l(T12Torr。该装置内的氧分压可以在l(T3-10-12Torr、10-3-10-11丁0汀、10-3-l(T9Torr、l(y4-10-9Torr、10°-l(TTorr、1(T-l(TTorr、1(TM(T"Torr、10國'画l(T"Torr、1(T-1(T"Toit、10—7-10-UTorr、5xl(T7-10"0Torr、l(T7-l(r9Torr、l(T3-10-8Torr、](T3-l(T8Torr、10-5-l(T8Torr、10-6-l(T8Torr、l(T7-l(r8Torr、10-3-l(T7Torr、10-4-10-7Torr、10-5-10-7Torr、10-6-l(T7Torr、l(T2-l(r9Torr、l(r3-l(r9Torr、l(T4-l(T9Torr、10.5-l(T9Torr、l(T6-l(T9Torr、10-7-l(T9Torr、10-2-l(T10Torr、l(T3-l(T10Torr、10-4_10-ioTorr、10-5_10-ioTorr、10-6-lO"。Torr或10-7-10"0Torr之间。该装置可以进一步包括用于在氮化镓在合适衬底上生长之前收纳该合适衬底的样品转移室。或者，或另外，该装置可以包括预真空锁，其用于将样品转移室与周围环境分隔开，并且用于通过从转移室中排出空气以准备样品，随后将样品从样品转移室转移至生长室。根据本发明的第六方面，提供了一种生长金属氮化物薄膜的装置，该金属选自镓、铝、铟及其组合，该装置包括一生长室；一在使用中位于生长室内的衬底，该衬底的晶体结构适合在其上生长金属氮化物薄膜；一真空系统，其用于从生长室中排气；一由石英或二氧化硅制成的密封容器或密封管，其与生长室流体连通，该密封容器或密封管用于将活性中性氮种流导入至生长室内；和一用于在装置操作过程中在衬底附近提供金属氮化物蒸汽的装置，以便使固体金属氮化物薄膜沉积在衬底上，其中密封容器或密封管内表面的至少一部分已经转变为钝化物种，该钝化物种在使用中不会释放氧原子或释放较少的氧原子。氮等离子体可以包括电中性但化学活性的物种。电中性但化学活性的物种可以是氮原子。向钝化物种的转变可以通过将密封容器或密封管的表面或其一部分与氮等离子体在大约10mTorr至大约100Torr的压力下接触大约1小时至100小时而进行。钝化物种可以是氮化物类物种。用于在生长室内提供氮化镓蒸汽的装置可以包括允许三甲基镓流进入生长室、衬底上游区的管子；并且，在一些实施方式中，可以包括在装置操作过程中允许氨流进入生长室以便与三甲基镓反应，从而形成氮化镓蒸汽的管子。密封容器或密封管与氮等离子体接触时的压力可以在大约10mTorr和大约10Torr之间，或者在大约1Torr和大约10Torr之间。压力优选低于10Torr，合适的是大约1Torr至大约5Torr。根据本发明第六方面的装置可以进一步包括真空系统，其用于在目标表面的至少一部分存在时提供真空。当装置在使用中和不使用时，真空系统可以用于在表面存在时提供真空。根据本发明第六方面的装置可以进一步包括加料室或预真空锁，它们可以用于在衬底被转移进生长室之前对其进行调节。加料室或预真空锁能够在衬底被转移至生长室内之前被抽成真空。该装置可以包括将衬底从加料室或预真空锁转移进生长室内的转移装置。转移装置可以是一对钳子、传送装置、闸板(shutter)或合适的运载装置或者提升或下降装置的形式。根据本发明第三方面的方法可以在大约IO(TC至大约120(TC的温度在密封容器或密封管的表面上实施。温度可以从大约IO(TC至大约卯0。C，或者从大约IO(TC至大约800°C,或者从大约10(TC至70(TC。在本发明的优选实施方式中，密封容器或密封管表面上的温度为大约20(TC至大约600°C。石英密封容器或密封管的温度一般在操作过程中升高到大约20(TC，但当二氧化硅或石英含有杂质或当从等离子体传递至管的热量较大时，其可能升高到前述温度范围内的较高温度。应当理解，等离子体的温度一般比管或密封容器的前述温度更高。而且，应当理解，经过从密封容器或密封管最初与等离子体接触直到其表面用氮充分化学钝化的一段时间，密封容器或密封管的表面温度可能会升高，从等离子体向密封容器或密封管的热传递可能会对该过程有辅助作用。氮可以具有高纯度。为保证在根据本发明的装置中生长的氮化镓薄膜含有尽可能少的杂质并且具有尽可能少的缺陷，用于氮等离子体的氮气优选具有高纯度。其优选含有少于10份/IO亿份的总杂质，更优选少于大约5份/10亿份的总杂质，进一步优选少于1份/10亿份的总杂质。因此，任何水分、氧、二氧化碳或者可能存在的任何其它杂质，均优选在氮转变成等离子体之前被去除。为防止密封容器或密封管表面的再氧化，优选将其与空气隔离，并且优选在不使用时保持在真空中。经常用来容纳氮等离子体的标准尺寸管的外径为大约1英寸(大约25mm)。管径大的缺点在于，其可能会允许微波通过进入生长室内，考虑到其对氮化镓薄膜的不利影响，这是不希望的。但是，在存在仍然含有微波的磁场时，可以使用较大的管，并且当使用较低射频或DC电磁激发来替代微波时也可以使用较大的管。氮等离子体可以通过使用微波而使用磁控管形成。磁控管的额定功率可以达到大约500瓦特。磁控管的功率可以为大约450至大约700瓦特，如果磁控管的功率高于大约700瓦特，往往会使密封管或密封容器的温度升高，这是不被希望的，因为其可能会导致氧项目(oxygenitems)从密封管或容器表面的赶出(dislodgement)增加。为保证氮等离子体稳定，磁控管的功率被提高到下述水平在该水平等离子体呈粉红色。在一些情况中，等离子体也可以是橙色。等离子体可以通过使用合适的电磁辐射能带宽度产生。因此，电磁辐射的频率频率可以在大约0.1赫兹至大约IO千兆赫的范围内。微波的频率托选在大约2千兆赫至大约3千兆赫的范围内。在需要不同频率的电磁辐射的情况中，例如射频(大约13.56兆赫)或使用DC等离子体发生器(0兆赫)的情况，频率可以更低一些。理想的是，在钝化之前将所有水蒸气从装置中去除以避免在之后的任何时候水蒸气和其它含氧物种进入系统中。相信水分子本身能够附着在密封管或密封容器的壁上，并且对系统中的总压力没有什么作用。通过在根据本发明的装置中加入预真空锁，即使不能完全避免装置中水蒸气的增加也能够将其减小到最低程度。根据本发明的装置中的氧分压可以小于10—7TOrr。装置中的氧分压可以小于10-3、l(T4、10-5、10陽6、l(T7、10陽8、10隱9、l(T10、10-11或10-12Torr。装置中的氧分压可以在10-3-10-12、10-3-l(T11、10-3-10-10、10-4陽10'10、10-5醫10-10、10-6-10-10、10-7-10-10、10-8-10-10或者10-9-10"。Torr的范围内。根据本发明的钝化方法优选在与氮化镓薄膜生长的压力大约相同的压力下进行。或者，可以使用不同的压力。通常，在低压下产生的等离子体得到的氮原子的每个离子具有较多能量，尽管离子较少。最佳压力取决于密封容器或密封管的尺寸。一般来说，钝化压力越高，密封容器或密封管的表面接触氮等离子体的时间就可以越短，而钝化压力越低，需要实施钝化处理以便在密封容器或密封管的表面获得满意的氮化作用的时间则需要越长。确定最佳压力要考虑密封管或容器的尺寸、微波能量、以及所使用的材料的强度和特性。最佳压力还取决于系统如何优化。剩余气体分析仪或等离子体发射光谱可以用于测定用于产生等离子体的氮的质己经发现，当根据本发明第二方面的方法生长时，在由二氧化硅石英(silicaquartz)制成的密封容器或密封管的表面(其已经根据本发明的方法进行钝化)上，能够得到氮化镓薄膜，该薄膜的氧浓度小于1019个原子/^3。如果新的二氧化硅石英密封容器或密封管的表面没有被钝化，使用这种密封容器或密封管通过RPECVD方法生长的氮化镓薄膜中的氧浓度可以是几个百分点。为制造LED，氧浓度为10"的氮化镓薄膜是可以接受的。但是，对于激光二极管来说，氧浓度需要小于10"个原子/cc。氮化镓薄膜中的氧浓度越低，其导电率越低。理想的是，生长具有低导电性的氮化镓薄膜。氧不是氮化镓的良好质量的掺杂剂，因为它可淬灭光发射。优选使用硅作为掺杂剂。为制造LED，可以使用高水平的硅掺杂氮化镓薄膜。对于这些应用来说，必须具有非常低的氧浓度。理想的是，获得掺杂水平非常低的氮化镓薄膜、而残余载体具有非常高的迁移率。理想的是，氮化镓薄膜中的电子迁移率高于大约50，优选在大约50至大约1200的范围内。在RF等离子体中产生的离子往往比在微波等离子体中产生的离子具有高得多的能量，并且对石英穿透更多。微波提供能够去除净化氮气分子的电子的电场。产生等离子体的是电磁辐射的电场。如果氮等离子体是闪烁的，则功率太低并且应该提高功率。如果颜色仍然是亮粉色(brightpink)，则功率处于令人满意的水平。橙色表明在氮等离子体中发生了较高能量转换，因此等离子体是更高能的。等离子体和衬底之间的距离应该足以防止来自等离子体的离子到达氮化镓薄膜，因为它们是高能的并且能够引起薄膜的损坏。在二氧化硅或石英中的杂质越多，当氮等离子体在管或容器内产生时，其温度往往会越高。金属沸石净化器可以用于净化用于产生等离子体的氮气。为准备真空系统，可以首先达到较高的温度，同时通过将空气从装置中泵出直至压力降低至前述压力范围内的工作压力而保持在真空。氮化镓薄膜使用RPECVD方法在大约65(TC的温度下生长。在传统MO。VD方法中，生长温度为大约1000°C。本发明的范围内包括使用RF等离子体和DC等离子体。本发明的范围内还包括使用频率为大约2.45GHz的微波，其不包含在磁场中。在这种情况中，密封管的直径可以在大约0.5cm至大约2-3cm的量级。如果必须防止微波透射进生长区域，则甚至可能需要小于0.5cm的直径。对于较高的微波频率来说，需要较小的管径来防止微波传输进入生长室内，而对于较低的微波频率来说，可以使用较大的管径。又或者，可以使用RF螺旋源(Heliconsource)。这种源可以使用30cm直径的管工作。如果使用磁约束，例如在使用ECR(电子回旋共振)等离子体源的情况中，微波也可以使用这种直径的管工作，因为在磁约束区域中微波功率可以被等离子体更有效地吸收。适当注意约束和等离子体的均匀性，可以使用高达大约60cm的较大直径。在RPECVD方法中使用较高的真空条件，并且因为预真空锁所导致的密封容器或密封管很少与空气接触，因此样品衬底在被导入进主生长室(其不接触空气)之前被置于单独容器中，在熔融石英或石英表面发生的主要化学反应被认为是SiC>2(固体)+N2(等离子体)>SixNy(固体)+N20(气体)'"'.........(2)人们还认为，当反应进行时，SixNy物种积聚在密封容器或密封管的表面上，这样，很少的Si02可以用于产生一氧化二氮，因此从表面释放的氧量减少并且容器或管被钝化。本发明的优势在于，用于容纳等离子体的石英(或熔融石英)是"钝化的"，即，它被变成化学惰性的，这样在氮化镓薄膜的生长过程中氧物种不会以影响薄膜质量的水平从石英(二氧化硅)壁上释放。钝化法可以用作第一方面及其实施方式中所述的方法的一部分。已经发现，在最初的处理步骤过程之中甚至之后，从管中释放的氧量的浓度逐渐降低，因为管壁的氮化物类表面可能被钝化了。钝化过程可以花费0.75至5天或更长时间，0.8至3天或1至2天。钝化过程可以花费0.75、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.25、2,5、2.75、3、4.25、4.5、4.75、5、6、7、8、9、10或更多天。而且，还已经发现，如果将管保持在超高真空(UHV)条件下而不与空气或含氢的等离子体接触，并且如果系统在多次薄膜生长之间不曾闲置很长时间，在此之后钝化仍然保持完整而能够用于无限次数的薄膜生长，因为在每次薄膜生长过程中氮等离子体的使用会将其强化。如果由于某些原因，该装置不得不在多次薄膜生长之间闲置几周的时间，则短时间的氮等离子体再钝化(可能持续1至3小时，这取决于真空系统中的残余杂质)对于再次降低管壁的氧释放来说是必须的。但是，如果在任何阶段管与空气接触，或者在等离子体含有氨或其它与氢相关的物种(氢类等离子体将会引起管的侵蚀，这会除去钝化层)的情况中，则再钝化处理将会再次花费0.75至5天或更长时间，0.8至3天或1至2天。再钝化处理可能花费0.75、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.25、2.5、2.75、3、4.25、4.5、4.75、5、6、7、8、9、IO或更多天。通常在较旧的UHV环境中，水蒸气是主要的残余携氧物种，而且相信在生长系统中与残余水蒸气的接触会引起SixNy钝化层的缓慢降解，从而导致氮化物层的水解和氢氧化硅和氧化物物种的形成。因此，如果系统闲置很长时间，例如超过2周，则再钝化需要的时间将大大超过连续使用时所需的时间，因为这种氢氧化物或氧化物层在管内表面上的积聚将会增多。在较旧的HV系统中存在较高量的残余水蒸气，方程式2给出的反应路线无法实现，因为在管的氮化过程中，管水解的竞争反应保证了氧会持续地再补充至管的表面。系统的连续再度开放也将管暴露于高水平的水蒸气中(即使在开放过程中有来自系统的氮气流存在)，与新的UHV系统相比，系统的连续再度开放能够保证背景水蒸气水平被再补充至高得多的最低水平。对于通过REPCVD在650'C使用钝化管生长的GaN样品，次级离子质谱(SIMS)结果显示，对于UHV系统氧水平相当低，与通过金属有机物化学汽相淀积在大约IOO(TC下生长的薄膜相比是很低的。根据本发明的装置允许将RPECVD薄膜生长法用于氮化物薄膜的生长而不会存在来自石英(二氧化硅)等离子体密封管的显著氧污染。根据本发明的方法也提供了下述优势即，氮化镓薄膜可以使用RPECVD薄膜生长法生长，这意味着薄膜能够在明显较低的温度下生长。根据本发明的方法进一步的优势在于，可以使用氮而不是氨作为等离子体源，这就意味着可以避免来源于氨的氢污染。良好质量的GaN在较低温度的生长将降低GaNLED类室内照明的成本。因此，本发明在下述方面取得了显著的进步本发明使用RPECVD法生产GaN薄膜，同时仍然能够达到MOCVD法可以达到的薄膜的相同质量。应该注意的是，在提到将活性中性氮种从氮等离子体移动至生长室内时，术语"输送"和"转移"应当被理解为具有相同的含义。加热器装置根据本发明的第七方面，提供了一种电阻加热器，其包括-一具有上表面的电阻基板，该基板由选自下列物质的材料制成或者包括选自下列物质的材料硼、硅或铝的氮化物或碳化物的压縮颗粒或其组合；和一位于基板上表面或与其相连的加热元件，其包括具有选定电阻的导电部件，以便当电流通过该加热元件时产生热量，其中该部件由碳纤维制成或者包括碳纤维。该材料也可以包括耐火复合材料，其可以包括其它的材料如氧化硼或二硼化钛。如本文所使用的，短语"位于基板的上表面或与其相连"应当被理解为包括下述实施方式其中该加热元件位于表面之上、位于表面上具有的凹槽之中、包埋在表面之中或者位于表面下的通道内。尽管根据本发明的电阻加热器可以在较低温度下工作，该较低温度的范围是环境温度之上的任何温度，其特别适合在侵蚀性工作条件下在高温使用，如在MBE和RPECVD方法中遇到的那些条件。为在这些和其它需要高温的应用中使用，该加热器可以在大约IOO(TC至大约160(TC的温度或者大约IOO(TC至大约1500。C的温度工作以产生热量，优选大约120(TC至大约150(TC的温度。基板基板可以方便地由氮化硼或氮化铝的压縮颗粒成型，其可以在压縮过程之中或者之后烧结在一起。在其由压缩氮化硼制成的情况中，氮化硼可以选自六角氮化硼、立方氮化硼、纤锌矿型氮化硼和菱形氮化硼。氮化硼往往会在大约130(TC至大约1400'C的工作温度变成炽热状。基板优选由可加工的、压縮和烧结的氮化硼或氮化铝材料颗粒成型。为了能够使用传统金属切割技术和钢厂装置加工，这些材料需要具有合适的机械强度、润滑性、弹性、模量、硬度和其它特性。在实践中，可加工的陶瓷，例如氮化硼的可加工形式，与金属相比对于机床来说是非常软的，因为在机床刃口下它们会破碎成粉末。热解氮化硼非常坚硬易碎，不易被破碎成粉末形式，因此经常需要使用带有金刚石刃口的装置来对其进行加工。在热压状态下，六角氮化硼(h-BN)容易加工，因此可以从热压坯段成型为带有复合物的基板。假定能够防止表面氧化，h-BN不会被大多数熔融金属、玻璃和盐打湿，因此其对化学侵蚀具有高耐受性。其还具有高介电击穿强度、高体积电阻率和良好的化学惰性。六角氮化硼与立方氮化硼的典型特性的比较如下表l<table>tableseeoriginaldocumentpage53</column></row><table>此表中h-BN的数据是从热压样品取得的。因为这是一种高方向性成形工艺，因此这些特性是各向异性的，即，其在与压制方向相对的各个方向上是不同的。基于此原因，在实践中一些数值比特性附表中报道的数值要高。热解氮化硼通常具有非常少的杂质(<100份/百万份)，而可加工的氮化硼经常含有高得多的水平的杂质，例如在百分量级。其例子是，在一种情况中大约5wt^至10wt%(典型的是6wt^)的硼酸钙可以用作粘合剂，并且在另一种情况中使用差不多1wt^至10wt。^(典型的是大约5wt%)的氧化硼(参见，例如http:〃www,advceramics.com/geac/products/bn—shapes/)。对于在生长室中未使用大量氨的应用来说，用于基板的材料的纯度可以比热解氮化硼低，条件是在生长过程中加热器的工作温度不超过大约1500°C。如上所述，基板可以选择由氮化铝制成。氮化铝的导热系数比一氮化硼高，并且能够更好地分配加热元件在工作条件下产生的热量。由于其非常高的导热系数与其有效的电绝缘作用的结合，氮化铝特别受到关注。由氮化铝制成的基板可易通过干压成型和烧结制造、或者通过使用合适的烧结助剂热压成型而生产。该材料在大约70(TC以上发生表面氧化。氮化铝具有非常好的导热系数。其热膨胀系数与硅相似。其还具有良好的介电特性和良好的耐腐蚀性。它在MBE和RPECVD方法中遇到的气氛中是稳定的。与热解氮化硼相比，氮化物和碳化物的热压(烧结)颗粒通常含有较高浓度的杂质。在薄膜通过分子束外延(MBE)生长的情况中，背景真空比在RPECVD生长的情况中的真空低得多。令人惊奇的是，在RPECVD方法中，使用氮化物或者碳化物的热压颗粒并非是不利的，因为其杂质对使用根据本发明的加热器生长的金属氮化物薄膜的质量不会有任何显著作用。在根据本发明的加热器用于MBE方法中的情况中，应该注意仅仅使用下述材料该材料不会导致在该方法中在其中所使用的相对低压条件下生长的薄膜的污染。氮化物或碳化物的热压和烧结颗粒可以通过压紧它们的含有稀土金属氧化物之类的添加剂的合适粉末而制成。当氮化物或碳化物颗粒的粉末被热压时，其粉粒之间的结构转化和键演化(bondingevolution)使其紧密并且非常稳定，以便用作散热器。与热解氮化硼相比，热压颗粒材料非常廉价。在基板由可加工的六角氮化硼制成的情况中，基板的导热系数在25r可以是大约11W/m.。K至大约70W/m.°K，优选大约20W/m.。K至大约60W/m.°K，更优选大约30W/m.°K至大约50W/mZK。优选前述范围内较高的导热系数。在基板由可加工的立方氮化硼制成的情况中，基板的轴向导热系数在25""C可以是50W/m.。K至大约150W/m.°K，优选大约100W/m.。K，估计大约105W/m.。K。优选前述范围内较高的导热系数。在基板由可加工的氮化铝制成的情况中，基板的导热系数在25°C可以是大约100W/m.°K至大约250W/m.°K，优选大约150W/m.°K至大约200W/nL。K之间，估计大约175W/m.°K。优选前述范围内较高的导热系数。基板的电阻率优选非常高，以防止其将加热元件短路。因此，该基板的电阻率可以是至少大约100Q.cm，优选至少大约1KQ.cm。在使用氮化硼的情况中，其电阻率可以是大约108-1013Q.cm，如上表1所述。基板可以通过下述方式制造在大约1GPa至大约100GPa(优选大约7.7GPa)的压力和大约130(TC至大约1700°C(优选大约1400°C至大约1600°C，优选大约1500°C)的温度压制或浇铸氮化硼或氮化铝或碳化硅颗粒以使使颗粒烧结，并且经过冷却至周围条件而形成固体基质。以此方式，可以将独立的碳化物或氮化物颗粒结合在一起。可加工的压縮氮化硼可以从GE-AdvancedCeramics公司、Saint-GobainCeramics公司、InternationalCeramicEngineering公司等处获得。凹槽基板可以具有形成于其上表面的凹槽，并且加热元件可以位于其中。凹槽可以在压縮后被加工到基板的上表面中。加工步骤可以是研磨过程。或者，凹槽可以通过合适模具中的互补脊(complementaryridge)或者用于使基板成形的压机(例如基板在其中被热压的压机)来形成。凹槽可以具有任何形状。在加热元件的长度超过上表面的直径或宽度的情况中，加热元件可以成形为形成螺旋形、螺旋、环、圆形物、矩形、正方形或者便于有效地向将在其上生长薄膜的衬底进行热传递的其它任何形状。凹槽可以与炉子的加热元件具有相同的形状。在一个实施方式中，凹槽成形为使其两个末端的位置靠近基板上表面中心。在另一个实施方式中，凹槽末端的位置接近上表面的周边。在本发明的又一个实施方式中，凹槽末端位于上表面的相反两端。凹槽的长度可以选择为提供足以容纳具有所需电阻的加热元件的轨迹长度。长度可以根据加热器的尺寸、制造加热元件的材料的电阻率、在工作温度下通过加热元件的电流、需要的工作温度和其它考虑因素而变化。使用弹性碳纤维作为加热元件的优势在于，凹槽可以是弯曲的或者可以如上所述地成形，以便可以在下方定位，并且覆盖衬底内面(underside)的区域或与该区域相对，其中当样品在该衬底上表面上生长时，其必须从下方加热。因此，凹槽的长度可以在非常宽的范围内变化。在基板的表面上可以提供多于一个的凹槽，并且它们可以是独立的或者相互连接的。每个凹槽均可以容纳加热元件，并且这些加热元件加热衬底的能力可以相同或不同。加热元件可以与不同的电路相连，这样它们可以相互独立地工作。凹槽的深度可以足够容纳加热元件的整体厚度，或者它可以比加热元件的厚度浅一些。加热元件加热元件可以包括碳纤维或碳纤维束。作为另一种选择，其可以由碳化硅制成。碳化硅具有一些理想的特性，例如热膨胀系数低、变形小、化学特性稳定、使用寿命长、易安装保养等。碳化硅加热元件可以用于大约IO(TC至大约160(TC的温度，典型地用于前述范围内的较高温度，例如大约60(TC至大约160(TC范围的温度，特别是大约IOO(TC和大约1600。C之间的温度，或者大约120(TC和大约1500'C之间的温度。它们可以直接在空气气氛中使用而不需要任何保护性填充气体。作为另一种可选方案，用石墨或碳浸渍的陶瓷材料可以用作加热元件。陶瓷元件中所浸渍的碳或石墨的量或百分比可以变化以适应特殊应用或在加热元件中提供需要的电阻率。加热元件可以用氮化硼颗粒填塞在凹槽内，这些颗粒可以是浆糊的形式。在本发明的优选实施方式中，加热元件包括由聚丙烯腈制成的碳纤维。已经发现，用于建造飞机模型的市售碳纤维是特别合适的。加热元件可以包括复数股或复数根碳纤维，它们可以编织形成绳索样复合材料。加热元件可以包括高达大约12000根单股碳纤维。碳纤维可以密封在合适外囊中，该外囊能够承受加热器的工作温度和生长室的恶劣工作条件。已经发现，TorayCarbonFibresAmerica,Inc供应的编号为T300-1000的ToraycaTM碳纤维工作良好。碳纤维的轴向热膨胀系数为大约-0.4至大约-1.0X10—VeK。已经发现，-0.41Xl(T6/°K的热膨胀系数足够低到保证当碳纤维在RPECVD生长系统中经受工作温度时不会在凹槽内弯曲。碳纤维的长度可以作为需要由加热器传递的热量的函数来计算。在RPECVD生长系统中使用的加热器所需要的总电阻为大约10至20ohm。这对于在生长室内保持低电压和电流来说是有益的。碳纤维可以具有大约0.1至大约10X1(T3Q.cm的电阻率。已经发现，编织碳纤维包括大约1000至大约3000根纤维，每根纤维的电阻率为大约1.7X10—3Q.Cm，该编织碳纤维在大约31cm的方便长度上提供大约12至20Q的电阻，因此，当其用50V的电源驱动时，产生大约125至200瓦特的热量。碳纤维通常被制成在其纵向上具有意外的强度，并且不是为了其用作加热器加热元件的潜在用途。在根据本发明的加热器中，强度并不被特别关注，而是特别关注电导率。在常规应用中可能对其使用很重要的一些碳纤维特性包括，其强度、模量、密度、均匀性(机械性能)、对环境侵蚀的耐受性和与其它材料的相容性。已经发现，这些特性通常不与其在根据本发明的加热器中用作加热元件的用途相冲突。碳纤维可以是由许多细丝组成的电缆的形式，以便当在基板的凹槽中处理、围绕拐角缠绕时能够得到足够的强度，并且使其能够在用电路与加热器建立电连接时保持在凹槽中。碳纤维优选进行预编织以避免其在处理和安装在加热器中的同时被磨损。其导热系数可以为大约0.01至大约0.1Cal/cm,s.。C，优选在大约0.025Cal/cm,s.。C的区域。其电导率可以是大约1000^acm至大约10000iiacm,，优选在大约1700jaQ.cm的区域。碳纤维可以是，例如，Hexcd或ToraycaTM碳纤维。本发明人已经发现，由EurocarbonBV制造并编号为T300的碳纤维给出良好的结果。多禾中编织电缆可以从EurocarbonBV(www.eurocarbon.com)通过商业途径获得。可以使用轻重量的编织碳纤维(3KT300)或中等重量的编织碳纤维(6KT300)。编织碳纤维的直径(在大约45'C测量)可以为大约5mm至大约15mm，其重量可以为大约7g/m至大约20g/m。在50%FV时的厚度可以在大约0.31mm至大约0.48mm之间变化。可以使用的其它类型的碳纤维可以如表2所示市售PAN类碳纤维的强度和模量表S~拉伸模量(Gpa)拉伸强度(Gpa)生产国标准模量(<265GPa)(也称为"高强度")T3002303.53法国/'日本T7002355.3日本HTA2383.95德国UTS2404.8曰本34-7002344.5曰本/^美国AS42414.0美国T650-352414.55美国Panex332283.6美国/z匈牙利F3C2283.8美国TR50S2354.83曰本TR30S2344.41日本高模量(320-440GPa)M-403922.74日本M40J3774.41法国/日本HMA3583.0日本UMS25263954.56日本MS403404.8日本HR403814.8日本中等模量(265-320GPa)T腸2945.94M30S2945.49IMS2954.12/5.5MR40/MR502894.4/5.1腿/IM73035.1/5.3IM93105.3T650-422卯4.82T402卯5.65超高模量(440GPa)M46J4364.21UMS35364354.5HS404414.4UHMS4413.45信息来源于生产商的数据库来源DavidCripps，SPSystems(http:〃www.spsystems.com)日本本本本国曰曰曰美国国本本国国国国法法日日美美美美在根据本发明的加热器用于MBE或RPECVD方法的情况中，加热器元件可以包括3至20束单丝，每一束单丝可以包括50至50000根丝。本发明人已经发现，由12束(每一束由1000根单丝组成)组成的编织碳纤维电缆工作性能特别好。碳纤维的两端可以与电路连接。连接可以经由铂或金的金属丝或连接片。或者，可以经由下述方法提供接触将钼片巻成圆柱体，将金属丝或加热元件的一端伸进圆柱体的一端内，并且在其被扣紧在金属丝末端和加热元件上之前，将接触丝或铂丝或金丝导入圆柱体的另一山一顺°如果使用铂丝，其可以具有足够的直径和足够短的长度以保证不会显著地增大加热元件的总电阻，因为铂具有相对高的电阻率，并且如果加热元件和连接片的温度升高至铂的熔点以上，其有可能会熔化。编织碳纤维可以围绕凹槽的曲线猛力牵拉，以防止碳纤维滑出凹槽，并在其自身上发生短路。在MBE和RPECVD方法中遇到的气氛通常是还原性的。碳纤维在上述方法中遇到的还原条件下不会被损坏。其也不会在RPECVD或MBE方法中使用的气体中发生脆变。但是，当加热器在氧化气氛中使用时，碳纤维可能会有被氧化的风险，使用碳化硅而不是碳纤维作为建造加热元件的材料是有益的。覆层加热器可以进一步包括覆盖加热元件的传热覆层。传热覆层可以方便地由蓝宝石或石英制成。其尺寸可以防止或至少阻止碳从加热元件上蒸发、或者在生长在生长室内的衬底上的金属氮化物层上冷凝。覆层可以是导热的，以便在金属氮化物的晶体生长过程中在衬底上提供均一和均匀的温度分布。传热覆层可以由蓝宝石或石英制成。在覆层由蓝宝石或石英制成的情况中，覆层的热的透射率为大约60%至大约90%，这取决于其厚度。厚度可以在大约50微米至大约2毫米之间变化。在厚度为大约500微米的情况中，透射率可以是大约85%。或者，厚度可以是100微米、200微米、300微米、400微米、600微米、700微米、800微米、900微米、l毫米、1.5毫米等。已经发现，蓝宝石是一种建造覆层的良好材料，因为它具有高导热性，并且允许加热元件产生的大部分热量通过辐射传递至在其上生长薄膜的衬底。氮化硼作为加热元件覆层工作性能不佳。覆层不能由非常纯的材料制成，只要其中有杂质就不会吸收太多的热量。加热元件辐射的热量被覆层吸收的量优选不超过大约20%，更优选不超过大约15%，进一步优选不超过大约10%，更进一步优选不超过大约5%。支撑体基板可以位于由合适材料如陶瓷材料、氧化铝、二氧化硅等制成的支撑体上，以便将加热器与其环境隔离，并且保证加热元件所产生的大部分热量直接到达其上发生薄膜生长的衬底。热电偶加热器也可以包括一个或多个测量温度的热电偶。一个热电偶可以与基板上表面相连接。另一个可以与覆层的上表面相连接。热电偶可以与加热器的任何部分相连接。一个或多个热电偶可以与加热器连接。另一个热电偶可以与其上生长金属氮化物薄膜的衬底相连接。另一个热电偶可以与加热元件连接，尽管这是不被希望的，特别是在加热元件由碳纤维制成的情况中。为确定当金属氮化物薄膜在其上生长时衬底温度如何，一个热电偶可以与衬底相连接，同时另一个可以与加热器任何方便的部分相连接，这样衬底温度和加热器特定部分温度之间的关系就可以在操作过程中确定。本发明人已经发现，加热器上可以安置热电偶的方便部分是基板的支撑体。为了相对于加热器部分的温度来校准衬底温度，衬底温度和加热器上安置了其它热电偶的部分的温度之间的关系可以在一定温度范围内测定，这样在正常工作条件下，当薄膜在衬底上生长时，在校正温度关系的过程中，热电偶不与衬底连接，而是仅与其所连接的加热器部分连接。根据本发明的第八方面，提供了一种加热目标的方法，该方法包括下述步骤一将具有上表面的电阻基板放置在目标附近，其中该基板由选自下列的材料制成硼或铝的氮化物或碳化物或其组合的压縮烧结颗粒;—将加热元件安置在基板的上表面上或与其相连，该加热元件包括导电元件，该导电元件具有的电阻足以在电流通过加热元件时产生热量，该加热元件由选自下列的材料制成碳纤维、碳化硅和浸渍了石墨的陶瓷材料；以及—使电流流过该加热元件，从而将加热元件产生的热量传递至目标。目标可以是在MBE或RPECVD方法中用于生长氮化镓、氮化铟或氮化铝薄膜的衬底。目标可以是根据前述方法之一的生长第(III)族金属氮化物薄膜的衬底。根据本发明的加热方法可以进一步包括用覆层覆盖加热元件的步骤。根据本发明的第九方面，提供了一种制造加热器的方法，该方法包括下述步骤—将选自硼或铝的氮化物或碳化物或其组合的颗粒材料压縮形成具有上表面的基板；一将加热元件安置在基板的上表面上或与其相连，该加热元件包括导电元件，该导电元件具有的电阻足以在电流通过加热元件时产生热量，其中该加热元件由选自下列的材料制成碳纤维、碳化硅和浸渍了石墨的陶瓷材料；以及一提供将加热元件与电路连接的电触点(contact),以便在使用中使电流通过加热元件，从而产生热量。上表面可以配有凹槽，并且根据本发明的制造加热器的方法可以包括将加热元件安置在凹槽中的步骤。制造加热器的方法也可以包括将碳纤维的末端与化学惰性的金属丝末端连接以提供与电路的连接的步骤。金属丝可以由选自铂系金属的任何合适的金属制成。连接可以通过下述方法实现将合适的箔(例如由钼或铂系金属制成的箔)带巻成管子，将加热元件的一端插入至该管的一端中，并且将由惰性材料制成的金属丝插入进另一端，分别将该管的两端夹紧固定在加热元件和金属丝的两端上。当需要使加热器运行时，金属丝可以与电路连接。根据本发明的第十方面，提供了一种在侵蚀性气氛中使用的加热器的制造方法，其中该方法包括下述步骤一从选自硼或铝的氮化物或氮化物或其组合的压缩烧结颗粒的材料形成电阻基板；和一将加热元件安置在基板的上表面上或与其相连，该加热元件包括导电元件，该导电元件具有一定的电阻，这样在电流通过加热元件时产生热量，其中该加热元件由选自下列的材料制成碳纤维、碳化硅和浸渍了石墨的陶瓷材料。基板可以从由硼或铝的氮化物或碳化物或其组合的烧结颗粒制成的晶片或盘切割而成。基板可以是圆盘的形式。然后，可以将凹槽加工或研磨在其上表面中。根据本发明的第十一方面，提供了一种在侵蚀性气氛中使用的加热器的制造方法，其中该方法包括下述步骤一提供由选自硼或铝的氮化物或氮化物或其组合的压縮烧结颗粒的材料制成的电阻基板；和一将加热元件安置在基板的上表面上或与其相连，该加热元件包括导电元件，该导电元件具有一定的电阻，这样在电流通过加热元件时产生热量，其中该加热元件由选自下列的材料制成碳纤维、碳化硅和浸渍了石墨的陶瓷材料。该方法可以进一步包括将传热覆层放置在基板上表面之上和/或加热元件上的步骤。或者，或另外，覆层可以位于支撑体上。作为进一步可选的步骤，基板可以位于支撑体上。应用加热器可以形成RPECVD生长系统的一部分。RPECVD生长系统可以适用于半导体氮化物的外延生长。根据本发明的加热器的一个实施方式适合在大约10"Torr到低至大约lX10々Torr的真空中使用，或者甚至更低，例如l(T8、l(T9、10'1QTorr。另一个实施方式可以在恶劣的氧化气氛中使用。在此实施方式中，优选使用碳化硅元件。本发明的另一个实施方式可以在金属氮化物半导体生长过程中包括游离金属有机物和氮自由基的环境中使用。优点根据本发明的加热器的一个优点是显著降低了材料的成本。另一个优点是加热器可以相当容易地进行制造，因为基板是从能够使用标准钢切削装置加工的材料制成的。当使用碳纤维加热元件时，其能够适用于几乎任何形状的凹槽。根据本发明的加热器可以在需要辐射加热系统的恶劣气态气氛的情况中使用。现在通过实施例的方式，参考附图描述本发明的优选形式，其中图1是使用根据本发明的一个实施方式的方法，在ZnO/二氧化硅衬底上生长的两种GaN样品在20构型中的X-线衍射分析，该GaN样品分别在63(TC和65(TC生长，其中在X-线衍射分析中观察到了(0002)和(0004)反射，这种表现表明，在65(TC生长的样品比在63(TC生长的样品表现出较尖锐的FWHM;图2(a)、(b)和(c)是三种优化GaN层的表面3D1jam2AFM图像，这三种GaN层分别在下述衬底上生长a)ZnO/钠钙玻璃衬底，其典型的均方根粗糙度为19至27nm;b)ZnO/蓝宝石衬底，其典型的均方根粗糙度为9至13nm，和3)ZnO/二氧化硅衬底，其典型的均方根粗糙度为1nm。图3显示了分别在63(TC和650。C生长的GaN薄膜的SIMS氧离子信号，氧离子信号是以氮离子产量的比例显示的，并将前述GaN薄膜的氧离子信号与通过MOCVD生长和通过EMCORE和TDI制造的市售GaN薄膜样品获得的氧离子信号进行比较；图4描绘了使用根据本发明的方法的一个实施方式，在ZnO/二氧化硅衬底上生长的GaN样品的室温光致发光密度和光学吸收的平方的研究；图5通过比较的方式，描绘了两种不同的GaN样品和参考图3中提到的两种市售样品在短波长能带间隙处的室温光致发光密度谱；图6通过比较的方式，描绘了三种不同的GaN样品和参考图3中提到的两种市售样品在中间能带间隙处的室温光致发光密度谱；图7是根据本发明的一个实施方式的挡板的俯视图；图8是用来容纳根据本发明的一个实施方式的挡板或叶轮的外壳的侧视图；图9是根据本发明一个实施方式的叶轮的等轴侧视图；图10是包括根据本发明一个实施方式的图9的叶轮的外壳的等轴、图lla是包括根据本发明一个实施方式的叶轮的外壳的俯视图；图llb是根据本发明一个实施方式的挡板的侧视图；图12a是根据本发明的生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置的一个实施方式的图解示意图；图12b是根据本发明的生长第(in)族金属氮化物薄膜的装置的一个实施方式的图解示意图；图13是根据本发明的生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置的另一个实施方式的三维示意图；图14是根据本发明的生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置的一个实施方式的图解示意图；图15是显示在距离根据本发明的实施方式的装置中生长的氮化镓薄膜表面的深度不断增加下，氧原子与氮原子之比的图表；图16是原子质谱分析的比较图，其显示了在根据本发明的实施方式和根据传统PRECVD方法的旧的和新的RPECVD中由于残气的存在而产生的背景信号；图17是在1Torr下生长的氮化镓薄膜和在3Torr下生长的氮化镓薄膜能量相对于吸收系数均方的曲线图；图18是根据本发明的实施方式的加热器的图解正视图；图19是形成图18的加热器一部分的基板的图解示意图；图20是显示根据本发明另一个实施方式的没有覆层的加热器的正视图的照片；和图21是形成图20的加热器一部分的基板的正视图的照片，其显示了由位于在基板表面(没有覆层)中研磨出的凹槽中的由编织碳纤维制成的加热元件。具体实施方式对于图7，其显示了挡板70，其用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底。挡板70具有环状结构，并且将位于图12a和12b中显示的RPECVD连接件1220的下端。挡板70包括外表面71和内表面72。环状板73被固定在内表面72上，该环状板可以由氮化硼制成，并且可以包括一系列孔74以允许活性中性氮种经过其而通过。对于图8，其显示了外壳102的侧视图，其可以容纳图10中显示的叶轮90或图7中显示的挡板70。对于图9，其显示了风扇形叶轮90，其可以用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底。叶轮90由复数个刃片92组成，这些刃片彼此错位(offset)以便为活性中性氮种的散射提供表面，这种散射导致活性中性氮种平均能量的降低。在一个实施方式中，叶轮90可以适合旋转。对于图10，其显示了包括叶轮90的外壳102。外壳102和位于其中的叶轮卯，可以包括用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底的装置1222(参见图12a和12b)。对于图lla，其显示了具有刃片92的叶轮90和可以用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底的外壳结构110。对于图llb，其显示了外壳102，其将包括图12a和12b中的装置1222，该装置用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底。外壳102是挡板的形式，其包括突起103和104，并且适用于使活性中性氮种流重新取向。箭头105描绘了来自氮等离子体源的活性中性氮种流的方向。对于图12a(还有图12b)，其显示了用于生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置1200。该装置包括生长室1202，衬底支架1204位于该生长室中，衬底1206位于该支架上。衬底支架1204可以位于加热器上(未显示)。衬底1206所具有的晶体结构适合在其上生长第(III)族金属氮化物薄膜。真空泵1208用于在生长室1202中形成反应混合物之前对其进行排气。该装置还包括密封管道1210和远程氮等离子体源1212，该远程氮等离子体源包括微波动力源1214(其可以是在2.45GHz下运行的磁控管)、以及微波波导1216。衬底的位置与等离子体离开远程氮等离子体源1212的位置之间的距离为大约20cm至25cm。氮气从进气口1211被导入密封管1210中。生长室1202还包括用于在衬底1206附近提供含有第(III)族金属物种(如三甲基镓)的混合物的装置1218(其可以是喷头)。喷头可直接位于衬底之上的位置。在一个实施方式中，喷头可以包括其中具有一系列孔的环形物。该孔朝向衬底，以允许第(III)族金属物种在朝向衬底1206的方向上经其中通过。环形物允许来自等离子体源1212的活性中性氮种经过环中央的空间朝向衬底1206行进。在一个可选的实施方式中，装置1218可以位于生长室1202的一端。远程氮等离子体源1212和密封管道1210的作用是建立和引导活性中性氮种流经RPECVD连接件1220进入生长室内，该连接件可操作地与装置1222相关，该装置1222用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底1206。用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底1206的装置1222可以是如图7禾nlib中所绘的挡板，或是如图8至lla中所绘的叶轮。挡板可以由氮化硼制成，并且可以包括复数个孔。叶轮可以是包括刃片的风扇形式，这些刃片的作用可以是对其中行进的分子施加离心力。生长室1202内的衬底1206的温度在大约480'C至大约68(TC的范围内，并且优选大约650。C。该装置可以另外包括激光1226以诱发由反应混合物形成的第(III)族金属氮化物在衬底上的沉积。在使用中，真空泵1208用于在生长室内实现大约l(T7Torr的压力。然后，在真空抽吸的过程中，衬底被加热至大约65(TC的生长温度。当达到所需压力时，薄膜生长可以开始。等离子体源气体(氮)被经由进气口1211导入进密封管道1210的顶部，其通过微波动力源(microwavepowersource)1214进行微波电离。通过导入气体，将生长室内的压力保持在3Torr。将微波动力源1214打开以启动等离子体。等离子体包括高能电子和离子、以及电中性原子氮和被激发的分子氮。电子和高能离子在等离子体产生区域的外部迅速衰减，因此这些物种很少能够到达密封管道1210的下部区域。电中性的原子氮和被激发的分子氮经RPECVD连接件行进至用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种到达衬底1206的装置1222，该装置1222可以是叶轮装置如图8至10或图lla中所绘的叶轮装置。现在，等离子体开始操作，第(III)族金属物种(其可以是三甲基镓)经喷头1218被导入，使薄膜开始在衬底1206的表面上生长。应该注意的是，在此实施方式中，氨或氢(除了作为三甲基镓而加入的氢的情况之外)不能被加入至生长室1202内。在图12中描绘的装置中，等离子体源在远处，即，薄膜在其上生长的衬底没有被浸没在等离子体中。如上所述，由该源产生的等离子体物种是高度活性的，并且当薄膜与这些物种接触时能够引起薄膜的损伤。这些物种包括高能电子和离子、加上电中性原子氮和被激发的分子氮。衬底的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间存在一些距离(20至25cm)，而高能离子和电子在等离子体产生区域的外部迅速地衰减，这样它们不能到达衬底。来自等离子体的可见光发射被限制在等离子体产生区域自身和所谓的余辉区之内。生长室内容纳衬底的区域没有与等离子体相关的可见光发射，因为存在于生长室内的气体分子处于下述压力下在该压力下与低能活性中性氮种的碰撞保证了高能离子物种被限制在等离子体产生的区域附近。对于氮等离子体，一级电离电位是14.53eV。当所有的氮等离子体均跌落至此能量之下时，不能够发生进一步的可见光等离子体发射。因此，到达衬底的中性原子氮和被激发的分子氮的能量小于14.53eV。对于在3Torr的压力下的GaN生长，已经注意到，在图12中的喷头1218处导入三甲基镓，导致与镓的存在有关的强可见光发射。镓的一级电离能为6.00eV，因此在镓原子上入射的中性氮种的平均能量大于6.00eV。但是，由于生长室内的压力、生长室内衬底的位置与氮等离子体离开氮等离子体产生区域的位置之间的关系、以及挡板或叶轮的使用的综合效应，这种发射不会到达衬底，因此，到达衬底的活性中性氮种的平均能量小于6.00eV。GaN的键能为大约2.2eV，因此在生长的薄膜表面上入射的活性中性氮种应该理想地具有稍低于此数值的能量，以防止在薄膜生长过程中氮从该表面上解离(即，防止在薄膜生长过程中对晶体结构的损伤)。生长室内的压力可以被调节至合适的数值(例如，比在生长过程中薄膜会被损伤的情况中更高的数值)以保证满足此条件(即，低于正在生长的薄膜的键能，在GaN薄膜的情况中低于大约2.2eV),因为在较高压力下，在被激发的活性中性氮种和低能气体物种之间发生更多的碰撞，从而导致被激发物种的能量下降。或者，衬底与氮等离子体离开氮等离子体产生区域的位置之间的距离可以进行调节(例如，二氧化硅密封管的出口位置与衬底之间的距离可以被调节为比在生长过程中薄膜会被损伤的情况中更长一些)以保证满足此条件(即，低于正在生长的薄膜的键能，在GaN薄膜的情况中低于大约2.2eV)。或者，生长室内压力和衬底与氮等离子体离开氮等离子体产生区域的位置之间的距离二者均可以被调节至合适值以保证满足此条件(即，低于生长的薄膜的键能，在GaN薄膜的情况中低于大约2.2eV)。如果有足够量的活性中性氮种流到GaN表面以补偿损失的氮，则能够适应略高于2.2eV的能量，但是这种情况并不是理想的。到达衬底的中性原子物种的平均能量可以与衬底的热能一样低(通过衬底上的温度确定)。具有9.SeV的N-N键能的被激发分子物种的平均能量对于参与薄膜的生长而不引起薄膜损伤来说太高了，除非对于低能分子氮来说，一定程度的催化作用辅助薄膜表面上的分子解离。当需要使所生产的薄膜质量最佳化时，对于指定的叶轮排列、以及指定的衬底与氮等离子体离开氮等离子体产生区域的位置之间的距离，必须确定在生长室内使用的最佳压力。为确定这种压力，必须进行多次反复试验，其中在每次试验后分析获得的薄膜的物理特性。通过调整生长室的压力，有可能调整从等离子体中发出的活性中性氮种的平均能量，从而影响第(III)族金属氮化物薄膜的特性。例如，当需要生产基本清澈和无黄色的高质量薄膜时，压力将设定在大约3Torr，并且衬底与氮等离子体离开氮等离子体产生区域的位置之间的距离为25cm。或者，如果需要制备具有绝缘特性的薄膜，压力可低至大约lTorr，并且距离为25cm，以便使更多高能物种到达衬底。这种平均能量调整性能的结果是，当在具有氧化锌缓冲层(其粘结强度为大约1.61eV)的衬底上生长薄膜时，可以提高生长室的初始压力，这样防止平均能量大于1.61eV的物种到达氧化锌层和引起损伤。一旦薄膜开始生长并且第(III)族金属氮化物层覆盖缓冲层，则降低压力以便增加到达衬底的物种的平均能量。当生长第(III)族金属氮化物薄膜时，需要将化学活性物种的平均能量保持在衬底的热能之上。对于图12b，其显示了一种装置，其按照图12a进一步包括用于将多种第(III)族金属物种或者甚至掺杂物引入生长室中的装置。因此，本发明也能生长混合的第(III)族金属氮化物薄膜，例如，氮化铝镓、氮化铟镓等。喷头1218与导管1219的一端连接，另一端与分配器1221连接。分配器1221具有多个进口1223、1225和1227以导入多种第(III)族金属物种或掺杂剂，例如三甲基铟、三甲基镓、三甲基铝、三甲胺铝烷(trimethylaminealane)、三乙基镓等；或者GaN的p-型掺杂物，例如对于GaN，钙、铍、碳或镁(通过加入环戊二烯镁)；或者对于n-型GaN，掺杂物是硅、氧、硒、硫、碲或锗。在氮化镓的情况中，由于其低电离水平、高活化效率(在大多数情况中超过90%)和低扩散率，在薄膜生长过程中n-型掺杂的最佳选择是硅。对于p-型掺杂，在薄膜生长过程中使用镁或钙掺杂物达到最高浓度。第(III)族金属物种的加入量可以为大约每1200-2500个活性中性氮种原子中加入大约1个院子，或者大约1:1200,1:1500、1:1700、1:1800、1:1900、1:2000、1:2100、1:2200、1:2300、1:2400或1:2500。图13显示了根据本发明的生长氮化镓薄膜的装置310。装置310包括加料室或预真空锁312，其适用于在使用样品转移装置316将衬底通过生长室进口314.1导入进生长室314中之前或将衬底从生长室314中去除之后容纳衬底。样品在可转移的样品支架317上转移。加料室或预真空锁312可以是圆柱管的形式，其配有用盖子312.1遮盖的上部进口、在其远端(相对于生长室314)上的凸缘312.2、以及在其近端上的凸缘312.3。凸缘312.3设置有通道，样品转移装置316.1的臂316通过该通道延伸。加料室或预真空锁312与预真空锁真空系统318相连，该系统设计在加料室或预真空锁312内产生真空。真空系统318包括一组预真空锁真空阀门318.1、318.2，其以下述方式与加料室或预真空锁312功能地连接该连接方式允许在需要时使空气进入加料室或预真空锁312，或当需要在将样品转移至生长室314之前准备样品时隔离加料室或预真空锁312。生长室可以通过生长室闸门阀320的方式而从加料室或预真空锁312隔离开。当需要时，可以通过生长室真空系统322的方式在生长室中产生真空。生长室配有生长室真空计324，这样生长室314内的压力可以被测量。通过与喷头327相连的管326，能够将三甲基镓和掺杂物导入进生长室内。可转移的样品支架317被放置在加热器328的顶部，后者本身受生长室314中的加热器平台330的支撑。提供加热器328以便在需要时将样品加热至高达750。C的温度。提供热电偶332以测量样品支架328的温度。加热器328可以是本发明第七方面的加热器。在薄膜生长过程中，生长室314内的压力可以通过压力控制阀334的方式控制。活性中性氮种可以通过由石英制成的等离子体密封管336导入生长室内。提供微波源338和相关的波导340以使净化的氮源339(例如小于1份/10亿份杂质的氮)电离，从而形成等离子体，该等离子体除电离粒子和电子以外，还含有电中性化学活性物种。电中性化学活性物种经密封管336导入生长室314中。在使用中，在将空气经空气进气阀318.1导入加料室312后，样品通过可移除的盖子312.1导入。预真空锁真空系统318经预真空锁隔离阀318.2从加料室中隔离开，同时通过阀318.1导入空气。样品装载在样品支架317上并置于加料室或预真空锁312内。然后，关闭加料室空气进气阀318.1，并在适当位置放置盖子312.1。打开预真空锁隔离阀318.2，并且预真空锁真空系统318对加料室312降压。一旦真空降低至低值(例如，10-2至10-3Torr)，预真空锁泵隔离阀318.2关闭；然后，生长室闸门阀320打开，使用样品转移装置316将样品和石墨样品支架转移进主生长室314中。然后，样品支架317(与样品一起)被放置在加热器平台330(其支撑加热器328)上。然后，从生长室314去除样品转移装置316，并关闭生长室闸门阀320。通过包括涡轮泵的真空系统对生长室314进行单独抽气，该涡轮泵由旋转泵备用，通过涡轮-旋转阀相互连接。生长室与真空系统经涡轮闸门阀相连。在此操作阶段，涡轮闸门阀和涡轮-旋转阀打开，压力控制阀关闭。然后，将生长室314降低至其基础压力。主生长室314除了修理和维护的情况以外，不再对大气开放。在此真空抽气期间，样品被加热至生长温度(大约65(TC)，用热电偶332监测加热器温度。热电偶332通过真空馈通被导入，在其附近加热器连接器也被馈通入主生长室内。当达到良好的基础压力时，薄膜生长可以开始。等离子体源气体(氮)经等离子体密封管被导入室顶部，其通过微波源338迸行氮气的微波电离。打开微波源以启动等离子体。等离子体中产生的高能离子迅速衰减，并且不会离开等离子体产生区域。寿命较长的自由基和原子氮能够在等离子体对撞区之外行进，并且能够与金属有机物反应在样品和样品支架上产生氮化物物质金属有机物和掺杂物源气体/蒸汽通过与生长室314顶部连接的气体管道326被导入。当气体被导入主生长室时，涡轮闸门阀和涡轮-旋转泵阀关闭，压力控制阀设定为保持恒压。室真空计342监测薄膜生长过程中的压力。在图13所示装置的一个可选用途中，通过可去除的盖子312.1将衬底(其可以包括缓冲层如氧化锌)导入至衬底支架317上，该衬底支架317最初放置在加料室或预真空锁312中。预真空锁真空系统318经预真空锁隔离阀318.2从加料室或预真空锁312中隔离，同时空气通过加料室空气进气阀318.1被导入。然后关闭加料室空气进气阀318.1，并在合适位置放置盖子312.1。打开预真空锁隔离阀318.2，并且预真空锁真空系统318将加料室或预真空锁312降压至低于5Xl(r2Torr的压力。然后，预真空锁真空系统318从加料室或预真空锁312隔离。一旦真空达到大约10々至l(^Torr的值(尽管优选较低的水平)，预真空锁泵隔离阀318.2关闭，打开生长室闸门阀320，使用样品转移装置316将衬底支架317转移至主生长室314，并放置在加热器平台330(其支撑加热器328)上。然后，样品转移装置316从生长室314中撤出，关闭生长室闸门阀320，以将其从加料室或预真空锁312中隔离。通过包括涡轮分子泵的真空系统对生长室314进行单独抽气，该涡轮泵由旋转泵备用，通过涡轮-旋转阀相互连接。生长室314与真空系统经涡轮闸门阀相连。在此操作阶段，涡轮闸门阀和涡轮-旋转阀打开，压力控制阀关闭。可以达到大约10^Torr的真空。然后，将加热器328设定在所需的温度以完成薄膜的生长，对于氮化镓薄膜来说该温度可以是大约650。C。加热器328可以是图18至20中显示的类型。对于位于加热器328附近的热电偶332来说，可以使用标准曲线来估计样品温度。在生长之前，衬底(例如，包括可以在65(TC软化的玻璃形式的衬底)的加热时间必须要保持大约一个小时，以避免可能在65(TC下较长时间后出现的ZnO缓冲层的分解。ZnO分解的证据是，观察到ZnO在暴露于65(TC后从绝缘状态改变为导电状态。这种改变发生的部分原因是氧从ZnO中流失。在严重的情况下，ZnO可以一起流失。如果衬底被放置过夜或更长的时间，样品可以保持在大约300-40(TC的较低温度下。在此温度下，通过从衬底表面解吸弱结合杂质(尤其是水蒸气)，生长室314的真空被改善。偶尔，薄膜生长最初采取400-600'C的较低温度以减少ZnO缓冲层的分解，直至氮化镓保护层覆盖ZnO。然后，将温度提高至较高的最终生长温度以便加速薄膜生长。衬底可以保持在薄膜将要生长的温度，直至达到至少5X1(T6Torr的真空。如果衬底已经在大约300-400。C的温度范围内保持一段时间，则在薄膜将要生长的温度下需要不超过1小时的时间来达到至少5X10'6Torr的真空。衬底应该在薄膜将要生长的温度至少保持1小时以便使样品温度稳定。ZnO缓冲层的轻微分解是可以容忍的，实际上使ZnO稍微分解一些是有好处的，这样能保证该层的n-型导电率。因此，尽管一定要不损伤ZnO缓冲层，但是在能够促进GaN生长的条件下也可以开始薄膜生长。高于3Torr的生长压力是优选的，以便防止对ZnO缓冲层的损伤。一旦达到至少5X10"Torr的真空，薄膜生长可以开始。等离子体气体源(氮)经等离子体密封管336导入至生长室314的顶部，接受通过微波源338得到的微波电离能量。对于氮化镓薄膜的生长，可以经等离子体密封管336导入600标准立方厘米氮流速(sccm)的氮气，在此情况中其中氮经叶轮(其如图9中所绘，但未显示在图13中)，在4英寸直径的区域输送。一旦氮气开始流动，涡轮闸门阀和涡轮-旋转泵阀关闭，涡轮泵停机。然后，氮气从室内通过自动阀被直接排至旋转泵。高精度Baratron压力计监测生长室314中的压力。优选生长室314的压力设定在大约3Torr，该阀将保持在该数值的大约1%之内。在气流开始流动和设定加工温度后，衬底的温度可以再平衡至生长温度(例如，650°C)几分钟。气流的导热系数将即刻影响衬底温度，因此生长温度可以需要被调节以适合此温度。也需要在薄膜开始生长之前使氮流过系统5-10分钟，以便吹掉在气体输送系统之外积累的任何携氧物种。在开始生长之前大约10分钟，管326和喷头327可以用载体气体(例如，氮)通过绕过生长系统的气体管道(未显示)清洗。其作用是冲掉任何积累的携氧物种。在此阶段，氮等离子体将燃烧，在3Torr的压力下生长足以在氮化镓薄膜生长的过程中防止活性中性氮种损伤薄膜。在薄膜生长过程中，衬底可以旋转或不旋转。现在，第(III)族金属物种由旁路管道经管326和喷头327切换至生长室。当以5.0sccm的流速生长氮化镓薄膜时，可以使用三甲基镓作为镓源，其中三甲基镓以大约每250至2000个氮原子中大约1个三甲基镓原子的比率被携带于氮流之中。也可以使用其它携镓物种，例如三氯化镓和氢化镓，尽管后一来源的存活时间太短而必须在生长室内制备，因为其不能被保存任何可感知的一段时间。在可选的实施方式中，也以可使用铟和铝的金属有机物物种。应该注意的是，还要避免与氢化镓源一起进入生长室的任何分子氢，因为它会影响生长室的环境负荷(conditioning)。随着等离子体的燃烧，第(III)族金属有机物种进入生长室，薄膜生长开始。在所述的生长条件下生长4小时，得到0.5微米厚的薄膜。通过向等离子体输送较高的功率，或者使用不同的激发源(其能够更有效地产生这种物种)，从而可以通过增加等离子体中产生的活性中性氮种的数目，达到更高的生长速率。在薄膜生长期结束时，再次将第(III)族金属有机物种切换至旁路管道，这样它不会流进生长室中。然后，将衬底冷却，氮等离子体源仍然打开，因为在生长温度和真空条件下样品表面会发生氮流失。由于等离子体源仍开启，避免了这种氮从表面的流失。当温度降到大约300-40(TC以下时，关闭等离子体，氮流暂时被引导通过涡轮分子泵。打开涡轮分子泵，关闭等离子体气流。然后，生长室的压力降低至背景压力。一旦样品被冷却至低于10(TC的温度，预真空锁和主生长室之间的闸门阀重新打开(使用与上述装载衬底的相同步骤，预真空锁的压力已经被预先降低至低于5X10'2Torr)，并且将样品从加热器328去除并转移至加料室或预真空锁312中。然后，预真空锁和生长室之间的生长室闸门阀320关闭，预真空锁经预真空锁真空阀318.1排气至大气压，以便从加料室或预真空锁312去除衬底支架317，该衬底支架317包括其上具有薄膜的衬底。在氮化镓薄膜开始生长之前或生长过程中，可以使用下述实施例7中所述的方法，以便减少可以由管引起的氧污染。可以通过使氮等离子体通过密封管336运行20至48小时而进行处理。该过程可以如下进行生长室314被抽气至大约8X10-s至2Xl(^Torr的基础压力(如果从大气压开始抽气，则至少抽气16小时)，然后将净化的氮通过等离子体密封管336导入进生长室内。然后，氮等离子体燃烧，系统在下述状态保持20-48小时:用氮离子和自由基轰击密封管336内表面并与其反应。对于图14，其显示了一种根据本发明的实施方式的装置IO。装置IO包括用于容纳氮等离子体的石英管12，该氮等离子体是通过使经进口管道14导入石英管12的超纯氮气经受石英管12内部的电场而产生的，该电场由下述微波引起该微波由磁控管16产生，并且通过波导18被导入至石英管12。石英管12与生长室20连接，气体从该生长室中通过出口22而被排出到真空系统。在生长室中提供了加热器24，以加热要在其上生长氮化镓薄膜的衬底。含金属源(选自镓、铝和铟)的金属有机物蒸汽经衬底加热器24之上的气体喷头26导入。在使用中，在氮化镓薄膜在生长室20中生长之前，首先通过出口22将装置10排气至大约l(T6T0rr的真空水平而对该装置进行准备。排气后，用加热带或类似装置(其可以从外部施加)将装置10的组件加热至接近或超过IO(TC的温度，以驱除可能存在于装置10中的任何水分。或者，可以使用内加热器来完成此目的。当真空降至〈10"Torr，通过进口管道14导入氮气并且在石英管12中产生等离子体，这样可以使管12钝化。钝化处理持续一段时间，该时间范围可以是几小时至几天，这取决于石英管12和生长室20的内部是否已经接触大气压下的空气和水分，并且取决于钝化处理之前获得的真空水平。对于图15，其显示了四条迹线，一条显示通过RPECVD方法在63(TC的温度生长的氮化镓样品，另一条显示通过RPECVD方法在650'C的温度生长的氮化镓样品，而另外两条迹线显示Emcore公司和TDI公司通过MOCVD生长的市售GaN样品。要注意到，在630'C的温度生长的氮化镓样品在远离表面的大部分平坦区比在65(TC的温度生长的氮化镓样品具有高得多的氧/氮原子比。这是因为，63(TC样品与65(TC样品相比生长速率较低，因此在630"C样品的生长过程中发生较高的氧掺入。但是，对于两种RPECVD样品来说，大部分样品中的氧显示在通过MOCVD生长的现有市售GaN材料的典型测量水平之间。对于传统RPECVD方法和根据本发明的方法，真空泵的废气(或残气)均使用四极质谱仪RGA进行残气(RGA)分析。结果绘制在图16中。如图可见，对于在传统系统中生长的薄膜样品，峰出现在44处。其可以被归属为C02和/或N20。对于在根据本发明的系统中生长的薄膜样品，在28处的峰是由氮引起的。对于在传统系统中生长的薄膜样品，在16-19处的峰与水相关。对于在传统系统中生长的薄膜样品，在12处的峰可能是由于残气分析仪上的碳污染引起的，因此与根据本发明的方法无关。对于两种样品，在2处的峰是由氢引起的。在根据本发明的衬底上生长的金属氮化物薄膜可以适用于装置用途，例如LED，包括p-n结LED、蓝光LED(包括GaNLED)、双异质结LED和金属-绝缘层-半导体LED;普通照明应用；激光二极管；SIS装置、光电检测器；以及晶体管，包括双极晶体管和场效应晶体管；以及其它合适装置。本发明的方法可以用于制备电子和光子装置。在图18中，其显示了根据本发明的加热器IO。加热器10包括具有上表面14的盘状压縮氮化硼基板12，在其中已经加工有凹槽16。凹槽16具有第一端18和第二端20。第一端18和第二端20都位于盘状基板12中心附近。提供了插针24和26以附加覆层28。(在一个可选的实施方式中，插针24和26可以替换为位于圆柱形侧壁的远端并且从氮化硼基板的周围向上伸出的凹槽或侧翼。凹进区域在操作位置上可以容纳蓝宝石盖板，在该操作位置上盖板覆盖加热元件)。编织碳纤维加热元件30从凹槽16的第一端18延伸至其第二端20。为避免混淆，在图2中没有显示编织碳纤维加热元件30。覆层28由蓝宝石制成，并且在使用中对编织碳纤维加热元件30辐射的热量是传导性的(tmnsmissive)。在实践中，覆层28的厚度选择为能够将覆层28中杂质水平所能允许的热能传导至衬底，同时保持足够的机械强度以正常的处理覆层28。基板12、加热元件30和覆层28均置于盘状陶瓷支撑体32上，后者是电和热绝缘的。覆层28将热量向上辐射至衬底，在那里发生晶核化。编织碳纤维加热元件30由覆层28固定在凹槽16中，以防止加热元件30与其自身发生短路。覆层28也可以用于均匀地分配由加热元件30产生的热量。热电偶可以位于覆层28的上表面或者需要测量温度的任何其它位置上。可以进一步提供多个热电偶以测定加热器各部分温度之间的关系。在工作条件下，在一定温度范围内测定加热器上表面和/或其它部分相对于要在其上生长金属氮化物薄膜的衬底的温度之间的温度关系，这样，当要生长金属氮化物薄膜时，仅通过加热器该部件的温度就可以估计衬底的温度。因为加热元件的电阻率随时间而发生变化，并且在碳纤维加热元件的情况中，电阻率变化相当大，特别是开始时，必须重新校准衬底温度和完成校准的加热器部件温度之间的温度关系。加热器10可以用于远程等离子体强化化学汽相淀积系统(RPECVD生长系统)，在该系统中在来自反应物如活化氮和三甲基镓的形成氮化镓的反应混合物的存在下，氮化镓薄膜在生长室内生长。在使用中，覆层28防止或阻止编织碳纤维加热元件30的蒸发和蒸汽在要在生长室内衬底上生长的样品上的沉积。在使用中，加热器与电路相连，电流通过其中。为防止第一次使用时对加热器的损伤，优选在加热元件的表面上逐渐加热至大约10(TC至大约30(TC的温度，优选大约150"C至大约250。C，更优选大约20(TC，并且在该温度或前述温度范围内保持足够的时间，以保证所有过量的水、其它材料和氢(包括化学结合形式的氢，例如水)在温度升高到工作温度(该温度可以超过IOO(TC)之前被驱除。时间可以是5分钟至大约24小时，优选大约30分钟至大约10小时，更优选至少大约1小时。在加热器工作期间，加热元件的温度可以通过控制流过加热器的电流来控制。实施例对比实施例1-暴露于用于生长氮化镓薄膜的生长室内部的生长条件的金膜将薄蒸发金膜(thingoldfilm)暴露于国际PCT专利申请第PCT/AU2003/000598号中所述的方法中使用的等离子体条件中。这些条件包括生长室内的压力为大约1Torr，但是没有三甲基镓的存在。使用与有三甲基镓存在时的薄膜生长相同的条件，得到的GaN薄膜稍微有些黄色。对于金膜，当将其从其所沉积的玻璃衬底上剥离时，观察到有损坏。当剥离该薄膜时，玻璃衬底处于室温。相信在薄膜生长过程中，远程等离子体移动过程中入射的氮种仍然是非常高能的，尽管在等离子体源和衬底之间存在相当大的距离(大约25cm)。实施例2-在3Torr下使用RPECVD生长的GaN薄膜重复实施例1以生长氮化镓薄膜。与实施例1中使用的1Torr相反，使用大约3Torr的较高生长压力，其目的是减少到达衬底的活性中性氮种的平均能量。相信较高的生长压力产生较多的气体碰撞，从而减少了在氮化镓薄膜中入射的活性中性氮种的平均能量。生长条件中的这种变化使薄膜与在1Torr的压力下生长的薄膜相比在颜色上立即似乎更为透明。在实施例1中生长的薄膜中所观察到的浅黄色被认为是由于样品稍微富含镓，或是一些晶体损伤的结果。在实施例2中生长的薄膜的电特性与实施例1相比极大地提高了，光学特性也提高了。薄膜质量的提高使ZnO缓冲层要被开发出来的优势比以前本发明人相信可能达到的程度更充分。GaN薄膜在大约65(TC的温度生长。在本发明人意识到使用RPECVD技术产生的损伤比以前想到的要大以后，在大约65(TC的温度生长的GaN薄膜的质量被改善了。实施例3-在3Torr下使用RPECVD生长的一系列GaN薄膜在根据本发明的装置中使用根据本发明的方法生长的多种GaN薄膜的结果显示在下面并进行讨论。在该方法中，使用较低的基础压力(大约l(T7T0rr)，在氮化镓薄膜生长过程中，通过使用由压力计的Baritron反馈控制的压力阀保持对气流较好的控制。氮流速为大约600sccm/min。三甲基镓作为与氮载气的混合物以大约5sccm/min的流速被导入。三甲基镓与氮载体的量为大约1:2000，薄膜生长过程中的压力为3Torr。装置在其几何形状上与以前用于生长氮化镓薄膜的装置不同，尤其是引入的气体和等离子体进料的方向。在所使用的装置中，引入的气体和等离子体进料是向下定向至衬底支架上而不是穿过它。下面是在相同条件下(除了压力从lTorr变化至3Torr以外)在ZnO/蓝宝石衬底上的两种特殊氮化镓薄膜的物理性能的详细情况。在两种情况中，都不使用叶轮，生长温度为65(TC，来自等离子体的氮流为150sccm，来自样品支架上方喷头的三甲基镓/氮流为5sccm(1三甲基镓原子76氮原子)，在65(TC基础压力小于7X10^Torr。在1Torr的生长压力下的第一生长得到的样品颜色黄色非常明显，并且全部都是绝缘的(电阻率大于104ohm.cm)。紫外-可见光透射测量表明能带间隙为3.35eV，其稍低于3.40eV的可接受数值。本发明人已经发现，较低的能带间隙通常是富镓材料的指标。同样，在2.9eV和3.35eV之间的吸收边沿之下，证据是在吸收数据中的强谱带拖尾(见图17)。在3Torr生长压力下的第二生长产生了黄色非常浅的样品(其可能是由于干扰带的原因而不是晶体缺陷)，其是高度导电的(电阻率=3.2X10—3ohm.cm)，并且具有很高的载体浓度1.2X1019cm—3，但是该载体浓度的迁移率很高，为162cm2/V.s。所测量的能带间隙很高，为3.55eV，其发生是因为很高的载体浓度引起了轻微的Moss-Burstein漂移。对于此样品，与在lTorr生长的样品相比，谱带拖尾大大减少。本发明人对上述结果的解释是，由平均能量高于GaN键能的活性中性氮种(对于在1Torr下生长的薄膜，其能够到达衬底)产生的损伤引起该样品明显的氮流失，从而引起了黄变和低能带间隙。高水平的损伤引起了补偿缺陷的产生，其极大地增加了样品的电阻率。在3Torr的较高压力下，损伤被极大地减少了，这样补偿缺陷就不太明显，并且能达到很高的背景载体浓度。对于该载体浓度，电子迁移率是很高的，这代表与补偿中心相关的缺陷水平很低。实施例3的试验细节一系列GaN样品在UHVRPECVD系统中生长。在开始薄膜生长之前，沉积室在所需的650。C衬底温度被预先抽气至大约2X10々Torr的基础压力。对于所有的薄膜生长，生长压力都为3Torr。三甲基镓与氮载气一起通过样品支架上方环形的喷头被导入进室内，流速为5sccm。通过微波等离子体从生长系统的顶部(在使用叶轮时，流速为600sccm)导入150sccm的氮流。生长速率为大约2nm/h。所有薄膜的最终厚度在0.8至2iim之间。GaN薄膜生长在各种衬底上蓝宝石、二氧化硅、钠钙玻璃和硼硅酸盐玻璃。在所有衬底上，进行另外使用50nm厚的ZnORF溅射缓冲层或不使用任何缓冲层的研究。结果在GaN沉积过程中生长温度和压力是很重要的参数。在衬底和衬底支架之间需要适当的热接触。最佳的GaN薄膜在65(TC生长。对于在比此温度低几度的温度进行的生长，GaN薄膜的晶体质量较差，显示在室温下没有光致发光反应。与其它衬底相比，在650。C的生长对于钠钙玻璃衬底是非常有害的，因为这种类型的玻璃的软化点非常接近于生长温度。在所有样品上进行光学吸收测量。对于所有样品，光学密度均方与能谱[5]的对比得到的光学能量间隙数值在3.35至3.40eV之间。已确定的纤锌矿型GaN的能带间隙为3.40eV。例子图表显示在图4中。X-线衍射、AFM、SIMS和光致发光用来测定获得的GaN结构的质量。生长速率为0.2pm/h。氧水平显示与在>950"€的温度生长的市售的GaN样品一样低。频带边沿的光致发光也相当于市售的MOCVD生长的材料。对于许多样品观察到了很强的红色发光。(X崩使用PhilipsX'PertPRO衍射系统进行X-线衍射(XRD)测定，使用波长人二1.542A的标准CuKa辐射源。发散狭缝设定在l/2。，接收狭缝设定在1/8°。所有GaN薄膜显示纤锌矿型(0002)和(0004)反射。没有其它的晶体取向。对于在65(TC在不同衬底上生长的薄膜，XRD测定结果报告在下面的表1中。如表1中可见，在二氧化硅/ZnO衬底上生长的GaN得到的数值最接近于GaN粒状材料报道的c晶格参数文献数值[6，7]，并且具有最突出的半最大值全宽度(FWHM)值。表1在不同衬底上生长的RPECVDGaN样品XRD(0002)反射的详细内容在650'C在不同衬底上生长的GaN29r)c(A)FW画蓝宝石34.5505.19260,2000蓝宝石/ZnO缓冲层34.5355.19520.1730二氧化硅/ZnO缓冲层34.5455.19330.1730钠钙玻璃/ZnO缓冲层34.6355.18030.2172图1显示了对在相同衬底上生长的两种GaN样品进行的XRD测定在650。C和63(TC的具有50nmZnO缓冲层的二氧化硅。与在650。C生长的GaN的0.173的FWHM相比，在63(TC生长的薄膜的晶体质量较低，在630。C生长的GaN(0002)反射的FWHM为0.645。在650。C生长的样品的数值在仪器方面受到所使用的XRD仪器的限制，并且可能比这些原始测定值所指示的数值低相当多。纖嚴吝学样品表面的形态学用AFM以非接触模式(tapingmode)进行研究。GaN薄膜通常是多晶的，除了一些在具有ZnO缓冲层的二氧化硅衬底上生长的薄膜以外。根据其上生长了GaN的衬底类型，晶粒的大小会有所变化。在晶粒尺寸和GaN的光学质量之间没有显著的趋势。图2显示了在不同衬底上生长的样品的一些3DAFM1pm图像。样品似乎显示有一些平均直径为大约20-25nm的微晶。当在ZnO/钠钙玻璃上生长时，GaN的表面均方根(rms)粗糙度为19至27nm;当在ZnO/蓝宝石或ZnO/二氧化硅衬底上生长时为9至13nm。当在没有ZnO缓冲层的衬底上生长时，表面rms粗糙度縮小一半的程度。当在衬底支架和衬底之间达到正确的热接触时，一些样品达到了外延生长(rms粗糙度lnm，尖锐的XRD)，可见图2c)在ZnO/二氧化硅衬底上的GaN。汰级庸f處谱C/M^使用带有Cs+离子束的Cameca5F动态SIMS系统对RPECVD样品和两种市售MOCVD样品进行SIMS测量。因为RPECVD技术使用了远程等离子体和比传统MOCVD更低的生长温度，该技术的缺点在于生长过程中GaN中较高的氧掺杂。进行这些测量是为了估计在生长过程中GaN样品中的氧掺杂。仅需要进行定性化学分析，计算每种样品中氧离子信号与氮离子信号的比例，结果报告在图3中。市售￡]^。0!1￡样品显示0+/:^比例最低。然后，最接近的是在65(TC生长的GaN样品的比例。在63(TC生长的样品显示氧掺杂多一些，但氧水平的浓度仍然低于通过MOCVD生长的市售TDI所观察到的浓度。皇溢7"舰發发^扣使用325nm线的He-Cd激光作为激发源在室温下在GaN样品上进行PL测量。其例子是，图4显示了在ZnO/二氧化硅衬底上生长的GaN样品的PL测量值以及光学吸收均方图。在X刻度尺上光学吸收均方的线性延伸(图上的虚线)表明频带边沿为3.4eV。此频带边沿与对样品能带间隙的PL研究是一致的，其峰的最大信号也是在3.4eV。也观察到样品的一个宽的红色发光的最大信号是1.9eV。图5显示了不同GaN样品能带间隙的PL的详细内容。显示了来自TDI和EMCORE的两种不同的市售MOCVD样品的PL比较。PL结果显示，EMCORE样品具有最高的频带边沿信号。在所有的RPECVD样品中，在二氧化硅/ZnO衬底上生长的GaN得到了最高的频带边沿信号，据报道其信号密度为GaN市售TDI样品的一半。对于RPECVDGaN样品和MOCVDGaN市售样品，也研究通常观察到的黄色发光(YL)区域中的间隙下发光，并报告在图6中。所有GaN样品在此区都显示很宽的信号，EMCORE样品信号较集中在2.2eV周围，对应于黄色发光，同时TDI样品集中在1.8eV，对应于红色发光。RPECVD样品显示很宽的红色发光，集中在1.9eV，在两种市售样品之间。这些变化的原因是GaN样品中不同的背景掺杂物。尽管在ZnO/二氧化硅衬底上生长的GaN信号较低，但这些信号的密度是相当的。与市售样品01.5)Lim)相比，RPECVD样品PL信号(在图5和6中)较小是因为样品厚度较小(<1,)。讨论和结论通过RPECVD在不同衬底上生长的GaN样品，其温度低于传统的MOCVD技术。观察到的光学特性相当。RPECVD技术是生长GaN的一种非常好的候选方法。在这些具体的生长参数下，当在650'C生长时获得最佳质量的GaN材料。期望有ZnO缓冲层的存在，当在二氧化硅上使用ZnO时达到最佳的结果。GaN样品通常仍然是多晶的，但当在衬底支架之间达到较好的热接触时可观察到外延生长。SIMS结果证明在新的升级生长系统中，较好地控制了氧掺杂，氧水平与市售的GaN样品是相当的。记录在65(TC生长的GaN能带间隙下的室温PL，其为在IOOO'C生长的市售材料所产生PL的几乎一半。使用此生长技术，在设备装配中，看来具有ZnO缓冲层的便宜和合适衬底是蓝宝石和SiC衬底的潜在替代物。实施例4-在没有任何钝化的情况中生长的GaN薄膜的对比实施例没有预真空锁的传统RPECVD系统抽气至大约2X10—5至2Xl(T6Torr之间的基础压力。生长室暴露于周围环境(尽管在装载样品的过程中使用氮流试图尽量减少装置的内表面与大气氧的接触)。使用氮净化器来保持氮中的杂质小于1份/io亿份。当系统不使用时，生长室保持在真空中以避免装置的内表面与大气氧接触。系统压力通常维持在前述基础压力下。对于薄膜的生长，在从生长室关闭真空泵之后和用净化氮气冲洗后，衬底被导入进系统中。衬底通过样品装载口导入，同时使净化氮气连续流动。然后关闭氮气对生长室的冲洗，将生长室抽气至基础压力，同时将样品加热至大约65(TC。生长室通常放置保持大约16小时或至少4小时以达到良好的真空。在开始薄膜生长之前通过打开磁控管的电源使微波产生，依次将氮流电离形成等离子体，从而启动氮等离子体。活性物种通过二氧化硅密封管导入进生长室内。通常使用150sccm的氮流速。然后氮等离子体燃烧。在系统中使用少量的氨流(流速为50sccm)，直接向下定向于衬底上。在该系统中为了对生长的样品获得尽可能最低的氧，这种少量的氨流似乎是必不可少的。然后将三甲基镓(TMG)在10sccm的氮中导入进生长室内，开始薄膜生长。在薄膜生长结束时，停止TMG和氨流；关闭氮等离子体，样品在真空中或氮气流中冷却至室温。使用此方法生长的样品中最低的氧含量为1.6原子％(相当于7X1()2G氧原子/cm3)。实施例5-在用净化氮气钝化后生长的GaN薄膜的对比实施例重复实施例4的方法，条件相同，除了密封管(由石英制成)用净化氮气处理1至2天，试图钝化密封管的内表面。但在生长室内生长的氮化镓薄膜的氧含量不能达到实施例4中获得的数值之下。在使用由蓝宝石制成的密封管完成的相似试验中，获得了相似的结果。实施例6-根据本发明一个实施方式的GaN薄膜的生长使用包括预真空锁的生长系统来导入样品。系统的基础压力为8X10—s至2X10—6Torr。当生长没有发生时，主生长室保持在基础压力下，因此不会暴露于周围环境。也使用氮净化器来保证氮中的杂质低于1份/10亿份。在将二氧化硅等离子体密封管与净化的氮等离子体接触几天时间后，在初始启动后，或生长循环之间的几小时，获得最佳的氧水平。1)在薄膜生长之前处理微波等离子体密封管，这样可以将来自管的氧污染最小化。2)同时将生长室保持在真空中，预真空锁向大气开放，样品支架和要生长在衬底上的样品被导入至加料叉上。3)然后关闭预真空锁盖，预真空锁抽气将压力下降至大约10—2至l(T3Torr04)然后将用于预真空锁的泵从预真空锁隔离，打开生长室闸门阀，这样，样品支架和样品被转移至样品加热器上。5)当预真空锁向生长室开放和当样品加热至生长温度时，生长室压力升高至大约10々Torr的数值。6)在样品支架和样品装载在加热器上后，从生长室去除加料叉，关闭生长室闸门阀。然后将带有样品的生长室在生长温度下或稍高的温度下抽气4-16小时。在薄膜生长之前在较高的温度下达到8X10'8至5X10-6Torr的真空。7)在生长过程中，150sccm的氮流通过等离子体密封管导入进生长室内，点燃微波等离子体。8)不使用氨流，但将带有TMG的10sccm氮导入进生长系统中，以便开始薄膜生长。9)在薄膜生长结束时，停止TMG/氮流。然后关闭氮等离子体。系统返回至基础压力。10)冷却样品，然后将预真空锁再抽气达到1(^至l(^Torr。11)在将预真空锁与其泵分离后，打开预真空锁和生长室之间的闸门阀，样品转移至预真空锁。12)然后关闭生长室闸门阀，预真空锁提升到大气压力，同时生长室仍保持真空度不变。13)使用次级离子质谱(SIMS)分析GaN样品的氧污染。最低的氧水平低于0.038原子％(或9.6X10"氧原子/cm'3)。该数值在通过SIMS准确测量的限值之内，这样实际上已经达到(另一种n型GaN薄膜显示测量的载体浓度为大约1017个载体cm—3，表明可以达到低至0.0003原子％的氧浓度)。GaN样品为n型。实施例7-用来容纳氮等离子体的管的钝化在薄膜生长之前，用来容纳氮等离子体的管被处理以降低可能由管引起的氧污染。通过使氮等离子体在密封管中运行20至48小时而完成该处理。为完成该处理，将系统抽气至基础压力(如果从大气压开始抽气，至少抽气16小时)。通过等离子体密封管将净化氮导入进生长室内。然后燃烧氮等离子体，系统在下述状态下放置20-48小时用氮离子和自由基轰击密封管的内表面并与其反应。通过分析用于为后续薄膜生长而生长的薄膜而检测此氮化作用的效果。如果在薄膜生长过程中大量氧仍然存在于生长系统中，透射谱将指示薄膜中的这些大量(百分比含量)的氧[8]。如果氮化作用不完全，但存在的氧量比透射谱所观察到的小一些，则使用次级离子质谱(SIMS)来鉴定薄膜的氧含量。薄膜的电特性也间接地表明氮化作用不完全，因为直至氮化作用完成电特性才将有变化(即，随着持续的氮化，载体浓度下降)。一旦管被氮化，管的持续使用保证了氮化作用的维持。但期望如果管与空气接触或高浓度的氨接触，管上的氮化物层将被化学侵蚀，并甚至有可能被去除。因此当不用于薄膜生长时管保持在真空中，以避免不得不重复氮化过程。当管要在真空中放置很长一段时间而不在装置中生长GaN薄膜时，该管要进行短时间的再氮化以消除可能来源于生长室内背景水蒸汽的氧。发现氮化作用的时间取决于在停机期间与管相互作用的水蒸气的量。实施例8-加热元件由TorayCarbonFibresAmerica,Inc.供应的产品编号为T300-100Q的31cm长的编织碳纤维，由12股编织在一起，每单位长度的质量为800g/1000m，密度为1.76g/cm3，横截面积为0.45mm2，其所测量的电阻为13.67ohms。为了确定在其"烧尽"之前，有多少电流通过其中，使电流通过其并增加，直至碳纤维在大约6安培时无法导电。经计算该电流产生的功率为大约350瓦特(假设温度越高，加热器的电阻越低)。实施例9-为加热元件制造基板设计用来容纳作为加热元件的碳纤维的凹槽被加工在压缩氮化硼基板的上表面中。由实施例1的编织碳纤维制成的碳纤维加热元件置于凹槽中，并拉紧以避免形成线圈而使加热元件与其本身发生短路。没有覆层的加热器的仰视图和俯视图显示在图20和21中。在将碳纤维加热元件插入进凹槽中后，由蓝宝石制成的覆层覆盖碳纤维加热元件。基板和覆层，凹槽中编织的碳纤维加热元件夹在其中间，它们都置于盘状的陶瓷支撑体之上。碳纤维加热元件的末端与电路连接，跨加热元件各端施加50伏特的电压，使加热元件的温度升高。为了准备在与金属有机物一起使用一段时间，然后与空气接触后在真空中使用的碳纤维，使1安培的电流通过其大约1小时的时间，使碳纤维的温度增加至大约20(TC，此后，温度在大约15分钟内增加至大约70(TC。使用热电偶测量温度。在大约4.4安培的电流下，该碳纤维产生了大约250瓦特的功率，该功率足以在RPECVD方法中用于在衬底上以大约650'C的温度生长。在15张薄膜生长后，根据本发明的加热器的操作仍然令人满意。实施例10-传统加热器的使用(对比)包括由钽制成的加热元件的传统加热器仅能持续用于两张氮化镓薄膜的生长。在一些情况中，加热元件变脆，并破碎。在另一些情况中，加热元件被金属沉积物短路，引起过热。参考文献[1]K.S.A.Butcher,H.Timmers,AfifUddin,P.P,T.Chen,T.D.M.Weijers，E.M.Goldys，T.L.Tansley,R.G.Elliman,J.A.FreitasJr,JournalofAppliedPhysics92(2002)3397.[2]K.S.A.Butcher,AfifUddin,P.P.-TChen,M.Godlewski,A.Szczerbakow，E.M.Goldys,T.LTansley,J.A.FreitasJr,J.Cryst.Growth,246(2002)273.[3]M.J.Paterson,E.M.Goldys，H.Y.Zuoand丁.L.Tansley，Jpn.J.Appl.Phys.37(1998)426.[4]B.Zhou,X.Li,T.L.Tansley，andK.S.A.Butcher,Appl.Surf.Sci.，100(1996)643.[5]J.A.Miragliotta,OpticalfunctionsofGaN，in:PropretiesofGroupIIINitrides,Ed.J.H.Edgar,INSPEC，London1994(p.192).[6]M.Leszczynskietal,Appl.Phys.Lett.,69(1994)73.[7]A.ShintamiandS.Minagawa，J.Cryst.Growth,22(1994)1.[8]StudiesofthePlasmaRelatedOxygenContaminationofGalliumNitrideGrownbyRemotePlasmaEnhancedChemicalVapourDeposition,K.S.A.Butcher,Afifliddin,P.P.-T.ChenandT.L.Tansley,PhysicaStatusSolidiC0(2002)156-160.[9]S丄Pearton，J.C.Zolper，R丄ShulandF.Ren，J.Appl,Phys.86(1999)1[10]O.Ambacher，J.Phys.D:Appl.Phys.31(1998)2653.[11]C.Stampfl，C.G.VandeWalle，D.Vogel,P.KrugerandJ.Pollmann,Phys.Rev.B61(2000)R7846.[12]K.S.A.Butcher,AfifUddin，P.P,T.ChenandT丄，Tansley,PhysicaStatusSolidiC.no.1(2002)156.[13]B.Zhou，X.Li，T.L.Tansley,K.S.A.Butcher,andM.R.Phillips,J.Cryst.Growth,151(1995)249.[14]B.Zhou，X.Li，T.LTansley,andK.S.A.Butcher,J.Cryst.Growth,160(1996)201.[15]K.S.A.Butcher,Afifuddin,P.R-TChen,M.Godlewski，A.Szczerbakow，E.M.Goldys，T丄.Tansley,J.A.FreitasJr，J.Cryst.Growth,246(2002)273.[16]J.A.Miragliotta,OpticalfunctionsofGaN，in:PropretiesofGroupIIINitrides,Ed.J.H.Edgar,INSPEC，London1994(p.192).[17]H.Timmers,T.D.M.Weijers，R.GElliman,Nucl.Instr.Meth.B190(2002)393.[18]Afifuddinetal,ThePropertiesofGaNFilmsGrownbyPlasmaAssistedLaser-InducedChemicalVapourDeposition.2000InternationalSemiconductingandInsulatingMaterialsConferenceProceedings(InstituteofElectronicandElectricalEngineers,PiscatawayN.J,,U.S.A.)51.权利要求1.一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(m)族金属氮化物薄膜的方法，所述的方法包括下述步骤(a)将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热至大约40(TC至大约75(TC的温度范围内；(b)在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种；(C)将活性中性氮种输送至生长室中；(d)在生长室中形成反应混合物，该反应混合物中含有能够与氮种反应形成第(III)族金属氮化物薄膜的第(III)族金属物种；以及(e)在使薄膜适用于装置用途的条件下，在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(el):(el)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低500meV以下，并且使所述的薄膜适用于装置用途。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(e2):(e2)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(in)族金属氮化物的能带间隙低500meV以下，并且使所述的薄膜适用于装置用途，其中在所述的形成过程中，使用选自下列条件中的至少一种(i)所述的目标在生长室中的位置与氮等离子体离开其中产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，其中所述的生长室内的压力在大约lTorr和大约15Torr之间；(ii)所述的生长室内的氧分压小于10—4Torr;(iii)所述的生长室内的氧分压在lO—4Torr至10—'1Torr的范围内；(iv)所述的生长室内的压力在大约lTorr和大约15Torr之间；(v)所述的生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于所述的目标和远处的氮等离子体源之间；和(Vii)所述的目标在生长室内的位置与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。4.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(e3):(e3)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低70至40meV，并且所述的薄膜适用于装置用途。5.根据权利要求3所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(e4):(e4)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中所测量的薄膜的能带间隙比已确定的第(III)族金属氮化物的能带间隙低70至40meV，并且所述的薄膜适用于装置用途。6.根据权利要求l所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(e5):(e5)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使该薄膜是半导体薄膜并且适用于装置用途，其中所述的金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(e6):(e6)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使该薄膜是半导体薄膜并且适用于装置用途，其中所述的金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合，其中在所述的形成过程中，使用选自下列条件中的至少一种(i)所述的目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，其中所述的生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(ii)所述的生长室内的氧分压小于10—4Torr;(iii)所述的生长室内的氧分压在10"Torr至lO—UTorr的范围内；(iv)所述的生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(v)所述的生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于所述的目标和远处的氮等离子体源之间；和(vii)所述的目标在生长室内的位置与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(e7):(e7)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使该薄膜的电阻率在大约0.0001和104ohm.cm之间，并且使该薄膜适用于装置用途，其中所述的金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。9.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(e8):(e8)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中所述的金属选自镓、铟、镓和铝的组合、镓和铟的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合，其中所述的薄膜的电阻率在大约0.0001和1(^ohm.cm之间，并且所述的薄膜适用于装置用途，其中在所述的形成过程中，使用选自下列条件中的至少一种(i)所述的目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，其中所述的生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(ii)所述的生长室内的氧分压小于10'4Torr;(iii)所述的生长室内的氧分压在l(T4Torr至10-11Torr的范围内；(iv)所述的生长室内的压力在大约lTorr和大约15Torr之间；(v)所述的生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于所述的目标和远处的氮等离子体源之间；和(vii)所述的目标在生长室内的位置与远处的氮等离子体之间的距离大约20cm至大约25cm。10.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(e9):(e9)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使该薄膜显示第(in)族金属氮化物的结晶学结构特性并且使该薄膜适用于装置用途。11.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(el0):(e10)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中所述的薄膜显示第(III)族金属氮化物的结晶学结构特性，并且所述的薄膜适用于装置用途，其中在所述的形成过程中，使用选自下列条件中的至少一种(i)所述的目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，其中所述的生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(ii)所述的生长室内的氧分压小于10'4Torr;(iii)所述的生长室内的氧分压在10"Torr至10—11Torr的范围内；(iv)所述的生长室内的压力在大约lTorr和大约15Torr之间；(v)所述的生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于所述的目标和远处的氮等离子体源之间；和(vii)所述的目标在生长室内的位置与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。12.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(ell):(ell)在下述条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜该条件使该薄膜显示小于1.6原子％的氧浓度，并且使该薄膜适用于装置用途。13.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括步骤(el2):(el2)在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物的薄膜，其中所述的薄膜显示小于1.6原子％的氧浓度，并且其中所述的薄膜适用于装置用途，其中在所述的形成过程中，使用选自下列条件中的至少一种(i)所述的目标在生长室中的位置与氮等离子体离开产生氮等离子体的区域的位置之间的距离为大约20cm至大约25cm，其中所述的生长室内的压力在大约lTorr和大约15Torr之间；(ii)所述的生长室内的氧分压小于10"Torr;(iii)所述的生长室内的氧分压在10"Torr至10"Torr的范围内；(iv)所述的生长室内的压力在大约1Torr和大约15Torr之间；(v)所述的生长室内的压力在大约2Torr和大约5Torr之间；(vi)挡板或叶轮位于所述的目标和远处的氮等离子体源之间；和(vii)所述的目标在生长室内的位置与远处的氮等离子体之间的距离为大约20cm至大约25cm。14.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)包括步骤(bl):(bl)在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种，其中所述的等离子体是从下述氮气中产生的该氮气包括少于或等于10份/io亿份氮的杂质。15.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(C)包括步骤(Cl):(cl)将所述的活性中性氮种经密封管输送至所述的生长室中，所述的密封管包括选自二氧化硅管、石英管和氮化硼管的管子，所述的管子具有内表面。16.根据权利要求14所述的方法，其中在步骤(a)之前进行步骤(a')，步骤(a')包括(a')将所述的密封管内表面的至少一部分与氮等离子体在大约10mTorr至大约100Torr的压力下接触大约1小时至100小时的时间，将所述的密封管内表面的至少一部分与氮等离子体接触使得所述的密封管中的至少一部分二氧化硅与氮等离子体中的氮离子反应，从而使至少一部分二氧化硅在大约10mTorr至大约100Torr的压力下转变为不释放氧原子或者释放较少氧原子的化学物种。17.根据权利要求l所述的方法，其中步骤(c)包括步骤(c2):(c2)将所述的活性中性氮种输送至所述的生长室中，使得所述的活性中性氮种沿通道直接通往所述的目标的中心区域，该通道的位置与包含所述的目标的平面基本成45度至直角的角度。18.—种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(III)族金属氮化物薄膜的装置，所述的装置包括-(a)生长室；(b)选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标，所述的目标位于所述的生长室内；(c)位于所述的生长室内的加热器，其将所述的目标加热至大约40(TC至大约75(TC的温度范围；(d)真空系统，其用于从所述的生长室中排气；(e)由石英、二氧化硅或氮化硼制成的密封管，其与生长室流体连通，所述的密封管用于将在远离所述的生长室的氮等离子体中产生的活性中性氮种流输送至所述的生长室内；(f)用于在所述的生长室内形成反应混合物的装置，该反应混合物包含能够与所述的氮种反应形成第(m)族金属氮化物薄膜的第(ni)族金属物种，其中在使薄膜适用于装置用途的条件下在所加热的目标上形成第(III)族金属氮化物薄膜。19.根据权利要求18所述的装置，其进一步包括用于在操作过程中将所述的生长室内的压力控制在大约0.1Torr至大约lOTorr的范围内的装置，从而使所述的薄膜适用于装置用途。20，根据权利要求18的装置，其进一步包括用于基本防止在氮等离子体中产生的平均能量大于或等于第(III)族金属氮化物键的键能的活性中性氮种在第(III)族金属氮化物薄膜生长的过程中到达所述的衬底的装置，从而使所述的薄膜适用于装置用途。21.根据权利要求18所述的装置，其进一步包括用于控制所述的生长室内的氧分压的装置，从而使所述的薄膜显示低于大约1.6原子％的氧浓度，从而使所述的薄膜适用于装置用途。22.根据权利要求18所述的装置，其进一步包括用于从下述氮气产生所述的氮等离子体的装置该氮气包括少于或等于10份/10亿份氮的杂质，从而使所述的薄膜适用于装置用途。23.根据权利要求18所述的装置，其中所述的加热器是包括下述组件的电阻加热器具有上表面的电阻基板，该基板由选自下列物质的材料制成或包括选自下列物质的材料硼、硅或铝的氮化物或碳化物的压縮颗粒或其组合；和位于所述的基板上表面或与其相连的加热元件，其包括具有选定电阻的导电部件，以便当电流通过所述的加热元件时产生热量，其中所述的部件由碳纤维制成或包括碳纤维。24.—种第(III)族金属氮化物薄膜，其中所述的薄膜显示低于1.6原子％的氧浓度。25.根据权利要求24所述的第(III)族金属氮化物薄膜，其是通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长的。26.根据权利要求24所述的第(III)族金属氮化物薄膜，其中所述的薄膜包括GaN。全文摘要本发明描述了一种通过远程等离子体强化化学汽相淀积生长第(Ⅲ)族金属氮化物薄膜的方法和装置。该方法包括，将选自衬底和包括缓冲层的衬底的目标在生长室内加热到大约400℃至大约750℃的温度范围，在远离生长室的氮等离子体中产生活性中性氮种，并将该活性中性氮种输送至生长室中。在生长室中形成反应混合物，该反应化合物中含有能够与氮种反应形成第(Ⅲ)族金属氮化物薄膜的第(Ⅲ)族金属物种，并且该第(Ⅲ)族金属氮化物薄膜在使薄膜适用于装置用途的条件下在所加热的目标上形成。本发明还描述了一种显示低于1.6原子％的氧浓度的第(Ⅲ)族金属氮化物薄膜。文档编号H01L21/205GK101124353SQ200580039462公开日2008年2月13日申请日期2005年9月27日优先权日2004年9月27日发明者D·I·约翰逊,J·L·P·坦恩哈韦,K·S·A·布彻,M-P·F·温特伯特埃普富凯,P·P-T·陈申请人:盖利姆企业私人有限公司