1.一种形成p型或n型半导体结构的方法,所述方法包括:
沿生长轴生长具有极性晶体结构的半导体,所述生长轴大致上平行于所述晶体结构的自发极化轴;以及
沿所述生长轴将所述半导体的成分单调地从较宽带隙(WBG)材料改变成较窄带隙(NBG)材料,或者从NBG材料改变成WBG材料,以诱发p型或n型导电性。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述半导体的所述成分包括:
至少两种类型的金属原子阳离子;以及
非金属原子阴离子。
3.如权利要求2所述的方法,其中所述非金属原子阴离子是氮或氧。
4.如权利要求2所述的方法,其中改变所述半导体的所述成分包括:沿所述生长轴改变所述成分中的所述至少两种类型的金属原子阳离子中的一个或多个的摩尔分数。
5.如权利要求1所述的方法,其中通过以下方式诱发所述p型导电性:
沿所述生长轴生长具有阳离子极性晶体结构的所述半导体以及将所述半导体的所述成分单调地从WBG材料改变成NBG材料;或者
沿所述生长轴生长具有阴离子极性晶体结构的所述半导体以及将所述半导体的所述成分单调地从NBG材料改变成WBG材料。
6.如权利要求1所述的方法,其中通过以下方式诱发所述n型导电性:
沿所述生长轴生长具有阳离子极性晶体结构的所述半导体以及将所述半导体的所述成分单调地从NBG材料改变成WBG材料;或者
沿所述生长轴生长具有阴离子极性晶体结构的所述半导体以及将所述半导体的所述成分单调地从WBG材料改变成NBG材料。
7.如权利要求1所述的方法,其中所述极性晶体结构是极性纤维锌矿晶体结构。
8.如权利要求1所述的方法,其中沿所述生长轴以阶式方式改变所述半导体的所述成分。
9.如权利要求1所述的方法,其中从第III族金属氮化物成分选择所述半导体的所述成分。
10.如权利要求1所述的方法,其中从以下中选择所述半导体的所述成分:
氮化铝镓(AlxGa1-xN),其中0≤x≤1;
氮化铝镓铟(AlxGayIn1-x-yN),其中0≤x≤1、0≤y≤1且0≤(x+y)≤1;以及
氧化镁锌(MgxZnx-1O),其中0≤x≤1。
11.如权利要求1所述的方法,其进一步包括:
在所述半导体的所述成分中包括杂质掺杂剂,以增强所述诱发的p型或n型导电性。
12.一种形成包括多个单位晶胞的p型或n型半导体超晶格的方法,每一单位晶胞包括由大致单晶半导体形成的至少两个独特层,所述方法包括:
沿生长轴生长具有极性晶体结构的所述超晶格,所述生长轴大致上平行于所述晶体结构的自发极化轴;以及
沿所述生长轴将所述超晶格的所述单位晶胞的平均成分单调地从对应于较宽带隙(WBG)材料的平均成分改变成对应于较窄带隙(NBG)材料的平均成分或者从对应于NBG材料的平均成分改变成对应于WBG材料的平均成分,以诱发p型或n型导电性。
13.如权利要求12所述的方法,其中通过以下方式诱发所述p型导电性:
沿所述生长轴生长具有阳离子极性晶体结构的所述超晶格以及将所述单位晶胞的所述平均成分单调地从对应于WBG材料的平均成分改变成对应于NBG材料的平均成分;或者
沿所述生长轴生长具有阴离子极性晶体结构的所述超晶格以及将所述单位晶胞的所述平均成分单调地从对应于NBG材料的平均成分改变成对应于WBG材料的平均成分。
14.如权利要求12所述的方法,其中通过以下方式诱发所述n型导电性:
沿所述生长轴生长具有阳离子极性晶体结构的所述超晶格以及将所述单位晶胞的所述平均成分单调地从对应于NBG材料的平均成分改变成对应于WBG材料的平均成分;或者
沿所述生长轴生长具有阴离子极性晶体结构的所述超晶格以及将所述单位晶胞的所述平均成分单调地从对应于WBG材料的平均成分改变成对应于NBG材料的平均成分。
15.如权利要求13所述的方法,其中:
所述阴离子极性晶体结构是氮极性晶体结构或氧极性晶体结构;并且
所述阳离子极性晶体结构是金属极性晶体结构。
16.如权利要求14所述的方法,其中:
所述阳离子极性晶体结构是金属极性晶体结构;并且
所述阴离子极性晶体结构是氮极性晶体结构或氧极性晶体结构。
17.如权利要求12所述的方法,其中沿所述生长轴以阶式方式改变所述单位晶胞的所述平均成分。
18.如权利要求12所述的方法,其中通过改变所述单位晶胞的所述至少两个独特层中的一个或多个的厚度改变所述单位晶胞的所述平均成分。
19.如权利要求12所述的方法,其中所述单位晶胞的厚度沿所述生长轴是恒定的。
20.如权利要求12所述的方法,其中从以下中选择所述单位晶胞的所述至少两个独特层中的一个或多个的成分:
氮化镓(GaN);
氮化铝(AlN);
氮化铝镓(AlxGa1-xN),其中0≤x≤1;
氮化硼铝BxAl1-xN,其中0≤x≤1;以及
氮化铝镓铟(AlxGayIn1-x-yN),其中0≤x≤1、0≤y≤1且0≤(x+y)≤1。
21.如权利要求12所述的方法,其中从以下中选择所述单位晶胞的所述至少两个独特层中的一个或多个的成分:
氧化镁(MgO);
氧化锌(ZnO);以及
氧化镁锌(MgxZn1-xO),其中0≤x≤1。
22.如权利要求12所述的方法,其中每一单位晶胞的所述至少两个独特层各自具有小于所述各自层中的电荷载流子的德布罗意波长的厚度。
23.如权利要求12所述的方法,其中每一单位晶胞的所述至少两个独特层各自具有小于或等于维持弹性应变所需要的临界层厚度的厚度。
24.如权利要求12所述的方法,其进一步包括:
在每一单位晶胞的所述至少两个独特层中的一个或多个中包括杂质掺杂剂,以增强所述诱发的p型或n型导电性。
25.一种形成复杂半导体结构的方法,所述方法包括:形成两个或多个连续半导体结构和/或半导体超晶格,其中所述半导体结构和/或半导体超晶格各自根据权利要求1所述的方法形成。
26.如权利要求25所述的方法,其进一步包括翻转所述两个或多个连续半导体结构中的两个之间的材料的极性类型。
27.如权利要求25所述的方法,其中所述两个或多个连续半导体结构中的第一个具有沿所述生长轴的较大成分改变,并且所述两个或多个连续半导体结构中的第二个具有沿所述生长轴的较小成分改变。
28.一种形成发光二极管(LED)结构的方法,所述方法包括:
沿生长轴,在较宽带隙(WBG)n型区域与较窄带隙(NBG)p型区域之间生长具有极性晶体结构的半导体结构,在所述极性晶体结构中自发极化轴平行于所述生长轴,所述半导体结构包括成分单调地从邻近所述WBG n型区域的较宽带隙(WBG)材料改变成邻近所述NBG p型区域的较窄带隙(NBG)材料的半导体。
29.一种形成发光二极管(LED)结构的方法,所述方法包括:
沿生长轴,在较宽带隙(WBG)n型区域与较窄带隙(NBG)p型区域之间生长包括多个单位晶胞的超晶格,每一单位晶胞包括由大致单晶半导体形成的至少两个独特层,所述超晶格具有极性晶体结构,在所述极性晶体结构中自发极化轴平行于所述生长轴,并且所述单位晶胞的平均成分单调地从对应于邻近所述WBG n型区域的单位晶胞中的较宽带隙(WBG)材料的平均成分改变成对应于邻近所述NBG p型区域的单位晶胞中的较窄带隙(NBG)材料的平均成分。
30.如权利要求29所述的方法,其中在所述WBG n型区域或所述NBGp型区域前面,在衬底上生长缓冲区域或位错过滤区域。
31.如权利要求30所述的方法,其中:
如果在所述NBG p型区域之前生长所述WBG n型区域,那么所述衬底被选为蓝宝石(Al2O3)衬底或氮化铝(AlN)衬底;或者
如果在所述WBG n型区域之前生长所述NBG p型区域,那么所述衬底被选为硅衬底或氮化镓(GaN)衬底。
32.一种具有极性晶体结构的p型或n型半导体结构,所述极性晶体结构具有大致上平行于所述极性晶体结构的自发极化轴的生长轴,所述半导体结构具有由成分沿所述生长轴从较宽带隙(WBG)材料至较窄带隙(NBG)材料或者从NBG材料至WBG材料单调改变而产生的诱发的p型或n型导电性。
33.一种包括根据权利要求32所述的两个或多个连续半导体结构的复杂半导体结构。
34.一种包括多个单位晶胞的p型或n型半导体超晶格,每一单位晶胞包括由大致单晶半导体形成的至少两个独特层,所述超晶格具有极性晶体结构,所述极性晶体结构具有大致上平行于所述极性晶体结构的自发极化轴的生长轴,所述超晶格的所述单位晶胞的所述平均成分展示出沿所述生长轴从对应于较宽带隙(WBG)材料的平均成分至对应于较窄带隙(NBG)材料的平均成分或者从对应于NBG材料的平均成分至对应于WBG材料的平均成分的单调改变,所述单调改变诱发p型或n型导电性。
35.一种半导体结构,其包括:
p型超晶格区域;
i型超晶格区域;以及
n型超晶格区域;
其中所述p型超晶格区域、所述i型超晶格区域和所述n型超晶格区域中的至少一个包括平均成分从对应于较宽带隙(WBG)材料的平均成分至对应于较窄带隙(NBG)材料的平均成分或者从对应于NBG材料的平均成分至对应于WBG材料的平均成分的单调改变,以使得每一区域之间的界面处不存在极化的突变。
36.如权利要求35所述的半导体结构,其进一步包括邻近所述p型超晶格区域的p型GaN区域。