MX2008011275A - Crecimiento pulsado de nanoalambres de gan y aplicaciones en materiales y dispositivos de substrato semiconductor de nitruros del grupo iii. - Google Patents

Crecimiento pulsado de nanoalambres de gan y aplicaciones en materiales y dispositivos de substrato semiconductor de nitruros del grupo iii.

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MX2008011275A
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MX
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nanowire
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nanowires
gan
group iii
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MX2008011275A
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Stephen M Hersee
Xin Wang
Xinyu Sun
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Stc Unm
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Abstract

Las modalidades ejemplares proporcionan dispositivos semiconductores que incluyen nanoalambres del grupo III-N de calidad alta (esto es, libre de defectos) y configuraciones del nanoalambre del grupo III-N uniforme así como sus procesos escalables para manufactura, donde la posición, orientación, características en sección transversal, longitud y cristalinidad de cada nanoalambre puede ser precisamente controlada. Un modo de crecimiento pulsado puede usarse para fabricar el nanoalambre del grupo III-N descrito y/o configuraciones del nanoalambre proporcionando una longitud uniforme de alrededor de 10 nm hasta alrededor de 1000 micrones con las características en sección transversal constantes incluyendo un diámetro ejemplar de alrededor de 10-1000 nm. Además, las estructuras del substrato GaN de calidad alta pueden formarse por coalescer la pluralidad del nanoalambre GaN y/o configuraciones del nanoalambre para facilitar la fabricación de los LEDs visibles o láseres. Además, las estructuras MW activas/nanoalambre de envolvente-núcleo pueden formarse por un crecimiento del envolvente-núcleo en las paredes laterales no polares de cada nanoalambre.

Description

CRECIMIENTO PULSADO DE NANOALAMBRES DE GaN Y APLICACIONES EN MATERIALES Y DISPOSITIVOS DE SUBSTRATO SEMICONDUCTOR DE NITRUROS DEL GRUPO III CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere generalmente a materiales semiconductores, dispositivos, y métodos para su manufactura y, más particularmente, se refiere a nanoalambres semiconductores y dispositivos activados por nanoalambre semiconductor .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los nanoalambres compuestos de aleaciones de N-grupo III (por ejemplo, GaN) proporcionan el potencial para nuevas configuraciones de dispositivos semiconductores tales como dispositivos optoelectrónicos a nanoescala. Por ejemplo, los nanoalambres de GaN pueden proporcionar un ancho de banda grande, alto punto de fusión, y estabilidad química que es útil para dispositivos que operan en ambientes corrosivos o de alta temperatura. El ancho de banda más grande de GaN y sus aleaciones relacionadas también permite la fabricación de fuentes de luz en el intervalo visible que son útiles para pantallas y aplicaciones luminosas. Además, la geometría única de cada nanoalambre ofrece el potencial de explorar nuevos paradigmas de dispositivos en fotónica y en Ref.: 195832 dispositivos de transporte. Para realizar completamente este potencial, se necesita un proceso escalable para hacer nanoalambres del grupo III-N de alta calidad y/o configuraciones de nanoalambre con control preciso y uniforme de la geometría, posición y cristalinidad de cada nanoalambre . La fabricación convencional de nanoalambres se basa en un mecanismo de crecimiento vapor-líquido-sólido (VLS, por sus siglas en inglés) e involucra el uso de catalizadores tales como Au, Ni, Fe, o In. Resultan problemas, sin embargo, debido a que estos procesos catalíticos convencionales no controlan la posición y uniformidad de los nanoalambres resultantes. Un problema adicional con el proceso catalítico convencional es que el catalizador se incorpora inevitablemente en los nanoalambres. Esto degrada la calidad cristalina de las nanoestructuras resultantes, lo que limita sus aplicaciones. De esta manera, hay una necesidad de vencer estos y otros problemas del arte previo y proporcionar nanoalambres de alta calidad y/o configuraciones de nanoalambre, y métodos escalables para su manufactura. Además es deseable proporcionar dispositivos fotoelectrónicos de nanoalambre y su manufactura basada en nanoalambres de alta calidad y/o configuraciones de nanoalambre.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con varias modalidades, las enseñanzas actuales incluyen un método para hacer nanoalambres . En el método, puede formarse una máscara de crecimiento selectivo sobre el substrato. La máscara de crecimiento selectivo puede incluir una pluralidad de aberturas en patrones que exponen una pluralidad de porciones del sustrato. El material semiconductor puede entonces hacerse crecer en cada una de la pluralidad de porciones del substrato expuesto en cada una de las aberturas en patrones usando un modo de crecimiento sin pulsos. El modo de crecimiento puede ser en transición desde el modo de crecimiento sin pulsos a un modo de crecimiento en pulso. Al continuar el modo de crecimiento en pulso del material semiconductor, puede formarse una pluralidad de nanoalambres semiconductores. De acuerdo con varias modalidades, las enseñanzas actuales también incluyen una configuración de nanoalambre grupo III-N, que puede incluir una máscara de crecimiento selectivo dispuesta sobre el substrato. La máscara de crecimiento selectivo puede incluir una pluralidad de aberturas en patrones que exponen una pluralidad de porciones del sustrato. El nanoalambre de grupo III-N puede conectarse a y extenderse desde la pluralidad de porciones expuesta del sustrato y extenderse sobre la parte superior de la máscara de crecimiento selectivo. El nanoalambre del grupo III-N puede orientarse a lo largo de una dirección sencilla y puede mantener una característica transversal de una de la pluralidad de regiones de superficie seleccionada. De acuerdo a varias modalidades, las enseñanzas actuales incluyen además una estructura de sustrato GaN. La estructura de sustrato GaN puede ser una película GaN que hace coalescencia a partir de una pluralidad de nanoalambres de GaN, que está libre de defectos. La película GaN puede tener una densidad de defectos de alrededor de 107 cm"2 o más baja. Los objetos y ventajas adicionales de la invención se establecerán en parte en la descripción que sigue, y en parte serán obvios de la descripción, o pueden aprenderse por la práctica de la invención. Los objetos y ventajas de la invención se realizarán y alcanzarán por medio de los elementos y combinaciones particularmente apuntadas en las reivindicaciones adjuntas. Se entiende que tanto la descripción general anterior y la siguiente descripción detallada son sólo ejemplares y de explicación y no son restrictivas de la invención, como se reivindica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras acompañantes, que se incorporan en y constituyen una parte de esta especificación, ilustran varias modalidades y junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. Las FIGS. 1A-1C describen vistas transversales de un dispositivo de nanoalambre semiconductor ejemplares en varias etapas de fabricación de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. La FIG. 2 describe un segundo dispositivo de nanoalambre semiconductor ejemplar de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. La FIG. 3 describe un proceso ejemplar para formar una pluralidad de nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre que usan un modo de crecimiento de dos fases de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. Las FIGS. 4A-4C describen un tercer dispositivo de nanoalambre semiconductor ejemplar de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. La FIG. 5 describe un cuarto dispositivo de nanoalambre semiconductor ejemplar de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. Las FIGS. 6A-6D describen resultados ejemplares para una pluralidad de configuraciones de nanoalambre GaN ordenadas que crecen por el modo de crecimiento de dos fases sin usar un catalizador de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. Las FIGS. 7A-7D describen cuatro variantes ejemplares de dispositivos semiconductores que incluyen estructuras del sustrato GaN formada a partir de la pluralidad de nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre mostradas en las FIGS. 1-6 de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. La FIG. 8 describe un dispositivo de nanoalambre de envolvente de núcleo/de estructura activa MQW (siglas en inglés de pozo de cantidad múltiple) de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. La FIG. 9 describe otro dispositivo de nanoalambre de envolvente de núcleo/de estructura activa MQW de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. Las FIGS 10A-10C describe un dispositivo LED de nanoalambre ejemplar formado usando el nanoalambre de envolvente de núcleo/de estructura activa MQW descrito en las FIGS. 8-9 de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. La FIG. 11 describe un dispositivo láser de nanoalambre ejemplar que usa el nanoalambre de envolvente de núcleo/de estructura activa MQW descrito en las FIGS. 8-9 de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención. La FIG. 12 describe otro dispositivo de nanoalaitibre ejemplar que usa el nanoalambre de envolvente de núcleo/de estructura activa MQW descrito en las FIGS 8-9 de acuerdo con las enseñanzas actuales de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se hará ahora referencia en detalle a las modalidades ejemplares de la invención, los ejemplos de las cuales se ilustran en las figuras acompañantes. Si es posible, los mismos números de referencia se usarán a través de las figuras para referirse a las mismas partes o similares. En la siguiente descripción, se hace referencia a las figuras acompañantes que forman una parte de la misma, y en los cuales se muestran a modo de ilustración las modalidades ejemplares especificas en las cuales la invención puede practicarse. Estas modalidades se describen en suficiente detalle para permitir que aquellos expertos en el arte practiquen la invención y se entenderá que otras modalidades pueden utilizarse y que pueden hacerse cambios sin salirse del alcance de la invención, la siguiente descripción es, por lo tanto, únicamente ejemplar. Aunque la invención se ha ilustrado con respecto a una o más implementaciones , pueden hacerse alteraciones y/o modificaciones a los ejemplos ilustrados sin salirse del espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas. Además, aunque una característica particular de la invención puede describirse con respecto a sólo una de varias implementaciones, tal característica puede combinarse con una o más de otras características de las otras implementaciones como puede desearse y ser ventajoso para cualquier función dada o particular. Adicionalmente, en la medida en que los términos "incluyendo", "que incluye", "que tiene", "tiene", "con", o variantes de los mismos se usan en ya sea la descripción detallada y las reivindicaciones, tales términos se pretenden que sean incluyentes en una manera similar al término "que comprende". El término "al menos uno de" se usa para significar uno o más de los artículos enlistados que pueden seleccionarse. Sin tener en cuenta que los intervalos y parámetros numéricos que establecen el alcance amplio de la invención son aproximaciones, los valores numéricos establecidos en los ejemplos específicos se reportan tan precisos como sea posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene inherentemente ciertos errores que resultan necesariamente de la desviación estándar encontrada en sus respectivas mediciones de prueba. Por otro lado, todos los intervalos descritos en la presente se entienden que abarcan cualesquiera y todos los sub-intervalos incluidos en la presente. Por ejemplo, un intervalo de "menos de 10" puede incluir cualesquiera y todos los sub-intervalos entre (e incluyendo) el valor mínimo de cero y el valor máximo de 10, esto es, cualquiera y todos los sub-intervalos que tienen un valor mínimo de igual a o mayor a cero y un valor máximo de igual a o menor a 10, por ejemplo, 1 a 5. Las modalidades ejemplares proporcionan dispositivos semiconductores que incluyen nanoalambres del grupo III-N de alta calidad (esto es, libres de defectos) y configuraciones de nanoalambre del grupo III-N uniformes así como procesos en escala para su manufactura, donde la posición, orientación, características transversales, longitud y/o cristalinidad de cada nanoalambre pueden controlarse precisamente. Específicamente, una pluralidad de nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre pueden formarse usando el modo de crecimiento selectivo seguido por una transición del modo de crecimiento del modo de crecimiento selectivo al modo de crecimiento por pulso. Las características transversales, por ejemplo, las dimensiones transversales (por ejemplo, diámetro o ancho) , y las formas transversales, de cada nanoalambre obtenido del modo de crecimiento selectivo pueden mantenerse al continuar el crecimiento usando el modo de crecimiento pulsado. De esta manera, pueden formarse nanoalambres con una relación de aspecto alto. En una modalidad ejemplar, la longitud de cada nanoalambre puede ser, por ejemplo, de alrededor de 10 nm hasta alrededor de 100 micrones, por ejemplo alrededor de 10 nm hasta alrededor de 100 micrones. Además, las películas del grupo III-N de alta calidad, por ejemplo, películas de GaN de alta calidad, pueden formarse al terminar y combinar la pluralidad de nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre. Estas películas GaN pueden usarse como estructuras de substrato GaN para facilitar la fabricación de dispositivos basados en GaN tales como LED visibles y láseres para las industrias de alumbrado en estado sólido y de sensor de UV emergentes.
Adicionalmente, debido a que cada uno de los nanoalambres de crecimiento pulsado y/o configuraciones de nanoalambre pueden proporcionar paredes laterales no polares, hay ventajas en usar un crecimiento protegido en núcleo para construir una estructura protegida activa MQ en las paredes laterales de cada nanoalambre. Tales estructuras nanoalambre/MQW activa protegida en núcleo pueden usarse en dispositivos de fotoelectronica a nanoescala que tienen altas eficiencias, tales como, por ejemplo, LED de nanoalambre y/o láseres de nanoalambre. Como se usa en la presente, el término "nanoalambre" se refiere generalmente a cualquier material conductivo o semiconductivo alargado que incluye al menos una dimensión menor, por ejemplo, una de las dimensiones transversales tales como ancho o diámetro, de menos que o igual a alrededor de 1000 nm. En varias modalidades, la dimensión menor puede ser menos de alrededor de 100 nm. En varias otras modalidades, la dimensión menor puede ser menos que alrededor de 10 nm. Los nanoalambres pueden tener una relación de aspecto (por ejemplo, longitud : ancho y/o dimensión mayor : dimensión menor) de alrededor de 100 o mayor. En varias modalidades, la relación de aspecto puede ser de alrededor de 200 o mayor. En varias otras modalidades, la relación de aspecto puede ser de alrededor de 2000 o mayor. En una modalidad ejemplar, la sección transversal del nanoalambre puede ser altamente asimétrica de tal manera que en una dirección de la dimensión transversal puede ser mucho menor que 1000 nm y en una dirección ortogonal la dimensión puede ser substancialmente mayor que 1000 nm. También se pretende que el término "nanoalambres" también abarque otras estructuras alargadas de dimensiones similares que incluyen, pero no se limitan a, nanoejes, nanopostes, nanoagujas, nanovarillas , y nanotubos (por ejemplo, nanotubos de pared sencilla, o nanotubos de paredes múltiples) , y sus varias formas de fibrillas funcionalizadas y derivadas, tales como nanofibras en la forma de fibras, hilos, telas, etc. Los nanoalambres pueden tener varias formas de sección transversal, tales como, por ejemplo, forma rectangular, poligonal, cuadrada, ovalada, o circular. En consecuencia, los nanoalambres pueden tener formas tridimensionales (3-D) cilindricas y/o tipo cono. En varias modalidades, una pluralidad de nanoalambres pueden ser, por ejemplo, substancialmente paralela, arqueada, sinusoidal, etc., con respecto una de la otra. Los nanoalambres pueden formarse en/desde un soporte, que puede incluir regiones de superficie seleccionadas donde los nanoalambres pueden conectarse a y extenderse (por ejemplo, crecer) desde este. El soporte de los nanoalambres puede también incluir un sustrato formado de una variedad de materiales que incluyen Si, SiC, zafiro, compuestos semiconductores III-V tales como GaN o GaAs, metales, cerámicos o vidrio. El soporte para los nanoalambres puede también incluir una máscara de crecimiento selectivo formada en el substrato. En varias modalidades, el soporte de los nanoalambres puede además incluir una capa amortiguadora dispuesta entre la máscara de crecimiento selectivo y el sustrato . En varias modalidades, los dispositivos activos de nanoalambre, por ejemplo, LED de nanoalambre o láseres de nanoalambre, pueden formarse usando los nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre. En varias modalidades, los nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre y los dispositivos activos de nanoalambre pueden formarse usando un sistema de materiales semiconductores de compuesto III-V, por ejemplo, el sistema de materiales del grupo incompuesto N. Los ejemplos de elementos del grupo III pueden incluir Ga, In, o Al, que pueden formarse de precursores del grupo III ejemplares, tales como trimetilgalio (T Ga) o trietilgalio (TEGa) , trimet ilindio (TMIn) o trimetilaluminio (TMAI). Los precursores N ejemplares pueden ser, por ejemplo, amoniaco (NH3) . Otros elementos del grupo V también pueden usarse, por ejemplo, P o As, con precursores del grupo V ejemplares, tales como butilfosfina terciaria (TBP) , o arsina (AsH3).
En la siguiente descripción, las composiciones de aleación de semiconductor grupo III-N pueden describirse por la combinación de elementos del grupo III-N, tales como, por ejemplo, GaN, A1N, InN, InGaN, o AlInGaN. Generalmente, los elementos en la composición pueden combinarse con varias fracciones molares. Por ejemplo, la composición de aleación semiconductora InGaN puede establecerse para InxGai_xN, donde la fracción molar, x, puede ser cualquier número menor a 1.00. Además, dependiendo del valor de fracción molar, pueden hacerse varios dispositivos activos por composiciones similares. Por ejemplo, puede usarse un Ino.3Gao.7N (donde x es alrededor de 0.3) en la región activa MQW de LED para una emisión de luz azul, mientras que puede usarse un Ino.43Gao.57N (donde x es alrededor de 0.43) en la región activa MQW de LED para una emisión de luz verde. En varias modalidades, los nanoalambres , configuraciones de nanoalambre, y/o los dispositivos activos de nanoalambre pueden incluir una forma dopante de un grupo que consiste de: un dopante de tipo p del Grupo II de la tabla periódica, por ejemplo, Mg, Zn, Cd y Hg; un dopante de tipo p del Grupo IV de la tabla periódica, por ejemplo, C; o un dopante de tipo n seleccionado de un grupo que consiste de: Si, Ge, Sn, S, Se y Te. En varias modalidades, los nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre asi como los dispositivos activados por nanoalambre pueden tener estructuras heterogéneas de alta calidad y formarse por varias técnicas de crecimiento de cristal que incluyen, pero no se limitan a, deposición de vapor químico metal-orgánico (MOCVD (también conocido como epitaxia de fase de vapor organometálica (O PV) ) , epitaxia de haz molecular (MBE) , fuentes de gas MBE (GSMBE) , MBE metal-orgánico (MOMBE) , epitaxia de capa atómica (ALE) , o epitaxia de fase de vapor de hidruro (HVPE) . En varias modalidades, un modo de crecimiento de fase múltiple, por ejemplo, un modo de crecimiento de dos fases, puede usarse para el crecimiento de cristal de alta calidad de nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre así como dispositivos activados por nanoalambre. Por ejemplo, la primera fase del modo de crecimiento tal como un modo de crecimiento selectivo puede usarse para proporcionar una condición para selectividad y nucleación de crecimiento de los nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre. En el modo de crecimiento selectivo, los métodos de crecimiento de cristal estándar, por ejemplo, MOCVD estándar, pueden usarse para nuclear el crecimiento de los nanoalambre con un grosor deseado de, por ejemplo, alrededor de 10 nm o más. La segunda fase del modo de crecimiento puede crear un proceso para continuar el crecimiento de cada nanoalambre y mantener sus características transversales del primer modo de crecimiento, y también proporcionan una longitud de diseño arbitrario. La segunda fase del modo de crecimiento puede aplicarse por una transición del modo de crecimiento, que puede terminar la primera fase de crecimiento. En la segunda fase de crecimiento, el modo de crecimiento por pulso, por ejemplo, un crecimiento MOCVD en pulsos, puede usarse. Como se usa en la presente, el término "modo de crecimiento pulsado" se refiere a un proceso en el cual los gases precursores del grupo III y grupo V se introducen alternativamente en un reactor de crecimiento en cristal con una secuencia designada. Por ejemplo, pueden usarse TMGa y NH3 como los precursores para una formación ejemplar de nanoalambres de GaN y/o configuraciones de nanoalambre y/o dispositivos activados por nanoalambre GaN. En el modo de crecimiento pulsado, TMGa y NH3 pueden introducirse alternativamente en una secuencia que introduce TMGa con una velocidad de flujo designada (por ejemplo, alrededor de 10 sccm) por un cierto periodo de tiempo (por ejemplo, alrededor de 20 segundos) seguido por introducir NH3 con una velocidad de flujo designada (por ejemplo, alrededor de 1500 sccm) por un periodo de tiempo (por ejemplo, alrededor de 30 segundos) . En varias modalidades, pueden conducirse uno o más circuitos de secuencia (por ejemplo, repetidos) para una longitud designada de cada nanoalambre. En varias modalidades, la velocidad de crecimiento de cada nanoalambre puede depender de la orientación. En varias modalidades, los materiales dieléctricos pueden involucrarse en la formación de los nanoalambres descritos, configuraciones de nanoalambre, y/o dispositivos activados por nanoalambre. Por ejemplo, la máscara de crecimiento selectivo puede hacerse de materiales dieléctricos durante la formación de la pluralidad de nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre. En otro ejemplo, los materiales dieléctricos pueden usarse para aislado eléctrico para dispositivos activos tales como LED de nanoalambre y/o láseres de nanoalambre. Como se usa en la presente, los materiales dieléctricos pueden incluir, pero no se limitan a, dióxido de silicio (Si02), nitrato de silicio (SÍ3N4), oxinitruro de silicio (SiON), dióxido de silicio fluorado (SiOF) , oxicarburo de silicio (SiOC), óxido de hafnio )Hf02), hafnio-silicato (HfSiO) , nitruro de hafnio-silicato (HfSiON) , óxido de zirconio (Zr02), óxido de aluminio (A1203), titanato de bario estroncio (BST) , titanato de plomo zirconato (PZT), silicato de zirconio (ZrSi02), óxido de tántalo (Ta02) u otros materiales aislantes. De acuerdo con varias otras modalidades, una máscara de crecimiento de metal conductor, tal como, por ejemplo, tungsteno puede usarse para crecimiento selectivo de los nanoalambres descritos. Las modalidades ejemplares para dispositivos semiconductores de nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambre y sus procesos escalables para crecimiento se muestran en las FIGS. 1A-1C, FIGS. 2-3, FIGS. 4A-4C, FIG. 5, y FIGS 6A-6D. Las FIGS. 1A-1C describen vistas en sección transversal de un dispositivo de nanoalambre semiconductor ejemplar 100 en varias etapas de fabricación de acuerdo con las enseñanzas actuales. Debería ser fácilmente aparente para alguien de experiencia ordinaria en el arte que el dispositivo de nanoalambre 100 descrito en las FIGS. 1A-1C represente una ilustración esquemática generalizada y que puedan agregarse otras capas/nanoalambres o las capas/nanoalambres existentes pueden removerse o modificarse. Como se muestra en la FIG. 1A, el dispositivo de nanoalambre 100 puede incluir un substrato 110, una máscara de crecimiento selectivo 135, y una pluralidad de aberturas en patrones 138. La máscara de crecimiento selectivo 135 y la pluralidad de aberturas en patrones 138 puede disponerse sobre el substrato 110, en donde la pluralidad de aberturas en patrones 138 puede intercalarse a través de la máscara de crecimiento selectivo 135. El substrato 110 puede ser cualquier substrato en el cual un material del grupo III-N puede crecer. En diversas modalidades, el substrato 110 puede incluirse, pero no limitarse a zafiro, carburo de silicio, silicio, silicio en el aislador (SOI), compuestos semiconductores III-V tales como GaN o GaAs, metales, cerámicas o vidrio.
La máscara de crecimiento selectivo 135 puede formarse por los patrones y grabado de una capa dieléctrica (no mostrada) formada sobre el substrato 110. En diversas modalidades, la capa dieléctrica puede hacerse de cualquier material dieléctrico y formarse usando las técnicas conocidas por alguien de habilidad ordinaria en el arte. La capa dieléctrica puede luego ser un patrón usando uno o más de la litografía interferométrica (IL) incluyendo litografía interferométrica de inmersión y litografía interferométrica no lineal, litografía de nanoimpresión (NL) , y litografía de haz-e, las cuales pueden producir nanoestructuras o patrones de nanoestructura sobre áreas amplias y macroscópicas. Después de la formación del patrón, un proceso de grabado, por ejemplo, un grabado de ión reactivo, puede usarse para formar la pluralidad de las aberturas del patrón 138. Los procesos de grabado pueden detenerse en la superficie de la capa subyacente, esto es, el substrato 110, y exponer una pluralidad de porciones de superficie 139 del substrato 110. En diversas modalidades, la máscara de crecimiento selectivo 135 puede llegar a ser una máscara de crecimiento de metal hecha de, por ejemplo, tungsteno, para proporcionar el crecimiento selectivo como se desea por el crecimiento de nanoalambres pulsados. La pluralidad de las aberturas en patrón 138 puede tener un espesor igual como la máscara de crecimiento selectivo 135, por ejemplo, alrededor de 30 nm o menos y una dimensión en sección transversal, tal como un diámetro de alrededor 10 nm hasta alrededor 1000 nm. Como un ejemplo adicional, el diámetro puede ser alrededor de 10 nm hasta alrededor de 100 nm. En una modalidad ejemplar, la pluralidad de aberturas en patrón 138 puede tener una configuración hexagonal con un extremo (esto es, espacio centro hasta centro entre cualquiera de las dos aberturas en patrón adyacentes) en el intervalo desde alrededor 50 nm hasta alrededor 10 µ??. En diversas modalidades, las configuraciones de la pluralidad de las aberturas en patrón 138 pueden formarse. Posteriormente, las características de la nanoescala de la pluralidad de las aberturas en patrón 138 pueden transferirse a los procesos subsecuentes para la formación del nanoalambre y/o extremos del nanoalambre. En diversas modalidades, diversos procedimientos de limpieza pueden conducirse en el dispositivo 100 mostrado en la FIG. 1A previo al crecimiento posterior del nanoalambre y/o configuración del nanoalambre. Por ejemplo, los procesos de limpieza pueden incluir una limpieza ex-situ (esto es, la limpieza se efectúa fuera del reactor de crecimiento) seguido por una limpieza in-situ (esto es, la limpieza se conduce dentro del reactor de crecimiento) . Dependiendo de los materiales usados para la máscara de crecimiento selectivo 135, diversos métodos de limpieza pueden usarse. En una modalidad ejemplar, una máscara de crecimiento selectiva de nitruro de silicio puede limpiarse por una limpieza ex-situ estándar seguida por una limpieza in-situ al cargar el dispositivo 100 en un reactor MOCVD ejemplar y calentar el dispositivo 100 hasta alrededor de 950°C durante aproximadamente 3 minutos bajo flujo de hidrógeno. Esta atmósfera reductora de hidrógeno puede remover los óxidos nativos no deseables en las superficies del dispositivo 100. Dependiendo de la combinación del material del substrato 110 y la máscara de crecimiento selectivo 135, alguien de habilidad ordinaria en el arte entenderá que los procedimientos de limpieza alternativos pueden usarse. En la FIG. IB, una pluralidad de los núcleos de nanoestructuras 140 puede crecer selectivamente de la pluralidad expuesta de las porciones de superficie 139 del substrato 110 para llenar cada una de la pluralidad de las aberturas en patrón 138, la cual puede definirse por la máscara de crecimiento selectivo 135. La máscara de crecimiento selectivo 135 puede servir como un molde de crecimiento selectivo para replicar negativamente sus nanopatrones de la pluralidad de las aberturas en patrón 138 para la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140. De esta manera, la posición y las características en sección transversal, tales como la forma y dimensiones de cada una de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 puede determinarse por aquella de cada abertura con patrón de la pluralidad de las aberturas en patrón 138. Por ejemplo, la pluralidad de las aberturas en patrón 138 puede incluir una configuración hexagonal con una dimensión de alrededor de 250 nm. La configuración hexagonal puede luego transferirse al crecimiento de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 con una dimensión similar o más pequeña de alrededor de 250 nm o menos. En otro ejemplo, si uno o más aparatos de la pluralidad de las aberturas en patrón 138 son aproximadamente circulares con un diámetro ejemplar de alrededor de 100 nm, uno o más núcleos de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 puede crecer en el aparato circular con un diámetro similar de alrededor de 100 nm o menos. Asi, la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 puede colocarse en una ubicación bien definida y forma correspondientemente a la pluralidad de las aberturas en patrón 138 definidas por la máscara de crecimiento selectivo 135. En diversas modalidades, la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 puede formarse mediante, por ejemplo, un proceso MOCVD estándar. De esta manera, el dispositivo 100 mostrado en la FIG. IB puede usarse como un soporte para el nanoalambre y/o configuraciones del nanoalambre, los cuales incluyen una pluralidad de regiones de superficie seleccionadas (esto es, cada superficie de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140) . Una pluralidad del nanoalambre y/o configuración del nanoalambre puede luego crecer a partir de la pluralidad de las regiones de superficie seleccionadas. En diversas modalidades, la máscara de crecimiento selectivo 135 puede removerse por un proceso de grabado adecuado para exponer la pluralidad del núcleo de la nanoestrutura 140 después de la formación de la pluralidad del nanoalambre. En la FIG. 1C una pluralidad del nanoalambres 145 puede formarse por continuar el crecimiento de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 mediante, por ejemplo, terminando el modo de crecimiento selectivo y aplicando un modo de crecimiento pulsado, antes de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 resulte de una parte superior de la máscara de crecimiento selectivo 135. La pluralidad del nanoalambre 145 puede formarse del mismo material del núcleo de la nanoestructura 140, por ejemplo, GaN, A1N, InN, InGaN, AlInGaN o AlGaN. En diversas modalidades, las heteroestructuras pueden formarse de cada una de la pluralidad del nanoalambre 145. En diversas modalidades, los agente dopantes tipo n y/o tipo p pueden incorporarse en l pluralidad del nanoalambre 145 dependiendo en la aplicación deseada . Con la transición al modo de crecimiento pulsado antes de que el crecimiento de la pluralidad de núcleos de la nanoestructura 140 se proyecte desde la parte superior de la máscara de crecimiento selectivo 135, las características tales como la forma en sección transversal y dimensiones de cada una de la pluralidad del nanoalambre 145 pueden conservarse hasta que una longitud deseada se alcance. En otras palabras, las características en sección transversal del nanoalambre 145, tal como la forma y/o dimensión, pueden permanecer substancialmente constantes, iguales o similares a aquellas del aparato 138. En diversas modalidades, la longitud de cada nanoalambre puede ser en el orden de micrómetros, por ejemplo, alrededor de 20 µp? o más. En diversas modalidades, una capa amortiguadora puede formarse en los dispositivos del nanoalambre. La FIG. 2 detalla un segundo dispositivo del nanoalambre semiconductor ejemplar 200 incluyendo una capa amortiguadora de conformidad con las enseñanzas actuales. Como se muestra el dispositivo del nanoalambre 200 puede incluir una capa amortiguadora 220 colocada entre un substrato tal que el substrato 110 y una máscara de crecimiento selectivo tal como la máscara de crecimiento selectivo 135 (ver FIGS. 1A-1C) . En diversas modalidades, la capa amortiguadora 220 puede ser una película semiconductora plana formada de, por ejemplo, GaN, AIN, InN, InGaN, AlInGaN o AlGaN, mediante, por ejemplo, MOCVD estándar. En diversas modalidades, el espesor de la capa amortiguadora 220 puede ser, por ejemplo, alrededor de 100 nm hasta alrededor de 10 µp\. En diversas modalidades, la capa amortiguadora 220 puede doparse con ya sea un agente dopante tipo n o tipo p con objeto de promover una conexión eléctrica al extremo inferior de cana nanoalambre de la pluralidad del nanoalambre 140. Diversos agente dopantes conocidos por alguien de habilidad ordinaria en el arte pueden usarse. En diversas modalidades, la orientación de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 puede controlarse a lo largo de una dirección sencilla, la cual puede volver a controlarse al intencionalmente orientar la pluralidad de las aberturas en patrón 138 a lo largo de la dirección sencilla del cristal. Por ejemplo, la pluralidad de las aberturas en patrón 138 pueden intencionalmente orientarse a lo largo de una dirección sencilla de la capa amortiguadora 220 como se muestra en la FIG. 2. En una modalidad ejemplar durante el patrón IL, las aberturas en la máscara de crecimiento selectivo 135 pueden orientarse intencionalmente a lo largo de la dirección <1_100> de una capa amortiguadora GaN . En otra modalidad ejemplar cuando la capa amortiguadora GaN se hace crecer en un substrato de zafiro, puede haber una rotación de 30° alrededor del eje c entre la capa amortiguadora GaN y las celdas unitarias de zafiro. La FIG. 3 detalla un proceso ejemplar para formar una pluralidad del nanoalambre y/o configuración del nanoalambre usando las dos fases del modo de crecimiento de conformidad con las enseñanzas actuales. Específicamente, la FIG. 3 ilustra las curvas de flujo del gas precursor (incluyendo una primera curva de flujo de gas 302 y una segunda curva de flujo de gas 306) durante un crecimiento selectivo 310 y un crecimiento pulsado posterior 320 para la formación de, por ejemplo, la pluralidad del nanoalambre 145 como se describe en las FIGS. 1-2. Como se muestra el crecimiento selectivo 310 puede terminarse por el inicio de un crecimiento pulsado 320 (esto es, transición del modo de crecimiento) en un tiempo de transición ti. El crecimiento pulsado 320 puede además incluir un número de secuencias pulsadas, por ejemplo, un primer circuito de secuencias 324, un segundo circuito de secuencias 328 y/o circuitos de secuencia adicionales. En diversas modalidades, el primer circuito de secuencias 324 puede repetirse como el segundo circuito de secuencias 328. En una modalidad ejemplar para la formación de nanoalambres de GaN y/o configuraciones del nanoalambre, la primera curva de flujo de gas 302 puede registrarse por un primer gas precursor tal como trimetilgalio (TMGa) y la segunda curva de flujo de gas 306 puede registrarse por un segundo gas precursor tal como amoniaco (NH3) . Durante el crecimiento selectivo 310, los nanoalambres de GaN ejemplares y/o configuraciones del nanoalambre puede formarse en un reactor MOCVD incluyendo el primer gas precursor TMGa con una relación de flujo constante de alrededor de 10 sccm, y el segundo gas precursor NH3 con una relación de flujo constante de alrededor de 1500 sccm. Esto significa, durante el crecimiento selectivo 310, los gases precursores (esto es, TMGa y NH3) puede continuamente ser fluido, no pulsado (esto es, ambos gases precursores del grupo III y grupo V se proporcionan al substrato juntos en un modo de crecimiento continuo, no pulsado) . Además, el gas precursor del grupo V (por ejemplo, TMGa) y el gas precursor del grupo III (por ejemplo, NH3) pueden introducirse simultáneamente y la relación del grupo V/grupo III puede mantenerse, por ejemplo, alrededor de 100 hasta alrededor de 500. En una modalidad ejemplar, la relación del grupo V/grupo III puede mantenerse a alrededor de 150. Además, otras condiciones del reactor para el crecimiento selectivo 310 pueden incluir, por ejemplo, una temperatura de reacción inicial de alrededor de 1015°C hasta alrededor de 1060°C, una presión del reactor de alrededor de 100 Torr, y una mezcla de gas portador de hidrógeno/nitrógeno que tiene un flujo laminar de alrededor de 4000 sccm. Cualquier reactor MOCVD adecuado puede usarse, tal como el reactor P75 MOCVD modelo Veeco TurboDisk en el cual los substratos se giran a una velocidad alta durante la deposición . Durante el crecimiento pulsado 320, . el primer gas precursor tal como TMGa y el segundo gas precursor tal como NH3 puede introducirse alternativamente dentro del reactor de crecimiento en una secuencia diseñada, por ejemplo, se muestra como el primer circuito de secuencias 324. En diversas modalidades, la duración de cada etapa alternativa dentro de la secuencia pulsada puede afectar el crecimiento del nanoalambre y/o configuración del nanoalambre, la cual puede además optimizarse por geometrías del reactor específicas. Por ejemplo, en el primer circuito de secuencias pulsada 324, el TMGa puede introducirse con una relación de flujo de alrededor de 10 sccm durante un cierto periodo de tiempo tal como alrededor de 20 segundos (no ilustrado) seguido mediante, por ejemplo, una purga del gas portador de 10 segundos (por ejemplo, una mezcla de hidrógeno/nitrógeno) durante la cual los gases no precursores se introducen y seguido por introducir el NH3 con una relación de flujo de alrededor de 1500 sccm durante un periodo de tiempo tal como alrededor de 30 segundos (no se ilustra) seguido mediante, por ejemplo, una purga de gas portador de 10 segundos (por ejemplo, una mezcla de hidrógeno/nitrógeno) sin gases precursores involucrados. Otras duraciones del pulso pueden también usarse dependiendo de las configuraciones del reactor, tal como por ejemplo, 15-40 segundos por el reactivo del grupo III, 15-40 segundos por el reactivo del grupo V y 5-15 segundos por los gases de purga entre cada etapa de introducción del reactivo. En diversas modalidades, la secuencia pulsada tal como el primer circuito de secuencias 324 puede repetirse hasta que una cierta longitud del nanoalambre GaN se alcance. Por ejemplo, el circuito de secuencias 324 puede repetirse como el segundo circuito de secuencias 328, el tercer circuito de secuencias (no se ilustra) y asi sucesivamente. En cada circuito de secuencias, el gas precursor del grupo V (por ejemplo, TMGa) y el gas precursor del grupo III (por ejemplo, NH3) puede tener una relación V/III efectiva en un intervalo de, por ejemplo, desde alrededor de 60 hasta 300. En diversas modalidades, la temperatura, presión del reactor y flujo del gas portador para el crecimiento pulsado 320 puede permanecer en sus mismos ajustes como por el crecimiento selectivo 310. Alguien de habilidad ordinaria en el arte deberá entender que los parámetros de crecimiento descritos son ejemplares y pueden variar dependiendo en el reactor especifico usado. En diversas modalidades, el tiempo de transición (ti) puede determinarse por la duración del crecimiento selectivo 310. El tiempo de transición (ti) puede ser dependiente en la relación de crecimiento dentro de cada abertura, por ejemplo, cada una de la pluralidad de las aberturas en patrón 138 mostradas en las FIGS. 1-2. La relación de crecimiento dentro de cada abertura puede volverse dependiente en el flujo de gas (por ejemplo, mostrado como curvas de flujo de gas 3202 y 304) de cada gas precursor y la geometría de cada abertura de la pluralidad de las aberturas en patrón 138. Esta dependencia geométrica puede presentarse debido a los nutrientes del crecimiento, por ejemplo, del TMGa y/o NH3, pueden depositarse en la máscara de crecimiento selectivo y en las aberturas abiertas. Durante el crecimiento selectivo 310, el nutriente que se deposita en la máscara de crecimiento selectivo puede tener una movilidad de superficie alta y puede ya sea dejar la superficie de la máscara o, si está lo suficientemente cerca de una abertura abierta, difundirse a aquella abertura y contribuir a la relación de crecimiento en aquella abertura. Asi la contribución de la relación de crecimiento adicional puede por lo tanto variar basándose en el tamaño del aparato y la distancia entre las aberturas. En una modalidad ejemplar para formar una pluralidad del nanoalambre GaN y/o configuración del nanoalambre, la transición del modo de crecimiento puede presentarse después de una duración de 1 minuto del crecimiento selectivo (esto es, ti = 1 minuto) , la cual puede experimentalmente determinarse por la relación de crecimiento GaN dentro de las aberturas en patrón. Por ejemplo, la relación del crecimiento GaN puede ser alrededor de 0.6 pm/hr y el abertura con patrón puede ser en la forma de una configuración hexagonal que tiene un diámetro de alrededor de 200 nm y una separación centro a centro de alrededor de 1 µp?. En diversas modalidades, el crecimiento de la pluralidad del nanoalambre y/o configuración del nanoalambre puede afectarse por cuando la transición del modo de crecimiento se aplique. Por ejemplo, la transición del modo de crecimiento puede aplicarse después del crecimiento de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 resalta sobre la parte superior de la mascada de crecimiento selectivo (tal como la 135 observada en las FIGS. 1-2). En diversas modalidades, las diferentes configuraciones/dimensiones pueden obtenerse por el nanoalambre y/o configuración del nanoalambre, dependiendo de si la transición del modo de crecimiento se aplica "antes de" (por ejemplo, como se muestra en las FIG. 1-2) o "después del" núcleo del nanoalambre se hace crecer para resaltar sobre la parte superior de la máscara de crecimiento selectivo . Las FIGS. 4A-4C detallan un tercer dispositivo del nanoalambre semiconductor ejemplar 400 formado por tener una transición del modo de crecimiento "después del" núcleo del nanoalambre que ha crecido para resaltar sobre la parte superior de la máscara de crecimiento selectivo. Deberá ser fácilmente aparente para alguien de habilidad ordinaria en el arte que el dispositivo del nanoalambre 400 detallado en las FIGS. 4A-4C representa una ilustración esquemática generalizada y otras capas/nanoalambres pueden agregarse o las capas/nanoalambres existentes pueden removerse o modificarse. En la FIG. 4A, el dispositivo 400 puede incluir una estructura similar y puede formarse por un proceso de fabricación similar como el descrito en la FIG. 1C por el dispositivo 100. Como se muestra, el dispositivo 400 puede incluir un substrato 410, una máscara de crecimiento selectivo 435 y una pluralidad de núcleos de la nanoestructura 440. La máscara de crecimiento selectivo 435 y la pluralidad de núcleos de la nanoestructura 440 puede formarse sobre el substrato 410, en donde la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 440 puede intercalarse a través de la máscara de crecimiento selectivo 435. El substrato 410 puede ser cualquier substrato similar al substrato 110 del dispositivo 100, en el cual un material N del grupo III puede hacerse crecer. El substrato 410 puede ser, por ejemplo, zafiro, carburo de silicio, o silicio. Similarmente, la pluralidad de núcleos de la nanoestructura 440 puede formarse similarmente a aquella de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 140 del dispositivo 100 mostrado en la FIG. IB. Por ejemplo, la pluralidad de núcleos de la nanoestructura 440 puede formarse por primero formar una pluralidad de las aberturas en patrón (no se muestra) definido por la máscara de crecimiento selectivo 435 sobre el substrato 410. Cada una de la pluralidad de las aberturas en patrón puede luego llenarse por hacer crecer un material semiconductor (por ejemplo, GaN) en la presente usando, por ejemplo, el MOCVD estándar. La pluralidad de núcleos de la nanoestructura 440 puede tener un espesor de la máscara de crecimiento selectivo 435, por ejemplo, alrededor de 30 nm, y un dimensión en sección transversal, tal como un ancho o diámetro de, por ejemplo, alrededor de 10 nm hasta alrededor de 200 nm. Y como un ejemplo adicional, el ancho o diámetro de la dimensión en sección transversal puede ser alrededor de 10 nm hasta alrededor de 100 nm. En la FIG. 4B, el dispositivo 400 puede incluir una pluralidad de nanoestructuras 442 que crecen lateralmente asi como verticalmente a partir de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 440, cuando la transición del modo de crecimiento se presenta "después de" la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 440 que resalta sobre la parte superior de la máscara de crecimiento selectivo 435. Por ejemplo, cada una de la pluralidad de la nanoestructura 442 puede hacerse crecer lateralmente, propagación lateral y parcialmente en la superficie de la máscara de crecimiento selectivo 435. En diversas modalidades, la pluralidad de la nanoestructura 442 puede incluir una estructura de forma piramidal proporcionando una cara de cristal superior. Por ejemplo, una pluralidad de las nanoestructuras de forma piramidal GaN pueden incluir una cara superior (0001) y las dimensiones de esta cara superior pueden controlarse por extender el crecimiento de cada nanoestructura. Específicamente, en la etapa tempranamente del crecimiento, cuando la pluralidad de las nanoestructuras 442 se hace crecer lateralmente y parcialmente en la superficie de la máscara de crecimiento selectivo 435, las dimensiones de la cara superior pueden incrementarse y ' ser más amplias que las dimensiones en sección transversal de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 440. Cuando el crecimiento se continua, las dimensiones de la cara superior pueden disminuir tal que un punto de las dimensiones de la cara superior puede ser más pequeño que el de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 440. Por lo tanto, las dimensiones de cada cara de la superficie piramidal puede controlarse mediante, por ejemplo, una terminación del modo de crecimiento selectivo (esto es, para aplicar la transición del modo de crecimiento) para detener el crecimiento de la pluralidad de las nanoestructuras de la forma piramidal. En diversas modalidades, las caras de la superficie de forma piramidal ejemplares pueden truncarse y la dimensión de cada cara superior truncada puede luego mantenerse por el crecimiento subsecuente del nanoalambre y/o configuración del nanoalambre usando el modo de crecimiento pulsado. En diversas modalidades, el diámetro de la cara superior truncado de cada una de la pluralidad de la nanoestructura 442 puede controlarse para ser más pequeña que aquella de cada una de la pluralidad del núcleo de la nanoestructura 440. En diversas modalidades, la cara superior de cada una de la pluralidad de las nanoestructuras 442 puede tener una forma en sección transversal ejemplar de, por ejemplo, un cuadro, un polígono, un rectángulo, un óvalo y un círculo. El dispositivo 400 mostrado en la FIG. 4B puede usarse como un soporte del nanoalambre y/o configuración del nanoalambre, el cual puede también incluir una pluralidad de las regiones de superficie seleccionadas (esto es, la superficie de cada cara superior de la pluralidad de la nanoestructura 442) . Una pluralidad del nanoalambre y/o configuración del nanoalambre puede luego hacerse crecer de la pluralidad de las regiones de superficie seleccionadas y mantiene las características en sección transversal (por ejemplo, dimensiones y formas) , de cada una de la pluralidad de las regiones de superficie seleccionadas.
En la FIG. 4C, una pluralidad de nanoalambres 445 puede formarse por continuar el crecimiento del material semiconductor (por ejemplo, GaN) de la pluralidad de las regiones de superficie seleccionadas del dispositivo 400 (esto es, de cada cara superior de la pluralidad de la nanoestructura 442) usando el modo de crecimiento pulsado. Como un resultado, la pluralidad del nanoalambre 445 puede ser regularmente espaciado y tienen un diámetro ejemplar en el intervalo desde alrededor de 20 hasta alrededor de 500 nm, y una forma en sección transversal ejemplar de, por ejemplo, un cuadro, un polígono, un rectángulo, un óvalo y un círculo.
Al usar el modo de crecimiento pulsado "después de que" el material semiconductor crece para sobresalir sobre la tapa de la máscara de crecimiento selectivo 435, la pluralidad de los nanoalambres 445 puede formarse en las caras superiores de las estructuras en forma de pirámide de la pluralidad de nanoestructuras 442. Las características tales como formas transversales y dimensiones de cada una de la pluralidad de nanoalambres 445 puede permanecer constante con las caras superiores truncadas hasta que una longitud deseada se alcance. En diversas modalidades, la longitud de cada nanoalambre puede controlarse en un orden de micrómetros, tal como, por ejemplo, alrededor de 20 µ?? o mayor. La FIG. 5 detalla otro dispositivo de nanoalambre semiconductor ejemplar 500 incluyendo una capa de amortiguación de acuerdo con las presentes enseñanzas. Como se muestra, el dispositivo de nanoalambre 500 puede incluir una capa de amortiguación 520 dispuesta entre un substrato, tal como el substrato 410, y una máscara de crecimiento selectiva, tal como la máscara de crecimiento selectiva 435. La capa de amortiguación 520 puede ser una capa similar a la capa de amortiguación 220 que se muestra en la FIG. 2. La capa de amortiguación 520 puede ser una película plana formada de, por ejemplo, GaN, A1N, InN o AlGaN, usando, por ejemplo, MOCVD estándar. En diversas modalidades, es espesor de la capa de amortiguación 520 pueden ser alrededor de 100 nM hasta alrededor de 10 µp?. En diversas modalidades, la capa de amortiguación 520 puede componerse con ya sea un dopante del tipo n o tipo p con objeto de proporcionar una conexión eléctrica para el extremo inferior de cada nanoalambre. Las FIGS. 6A-6D representan resultados ejemplares para una pluralidad de nanoalambres de GaN ordenados y/o configuraciones de nanoalambres por el modo de crecimiento de fase múltiple sin uso de un catalizador de acuerdo con las presentes enseñanzas (ambos los núcleos de la nanoestructura 140, 440 como los nanoalambres 145, 445 crecen sin el uso de un catalizador de metal depositado en el substrato) . Como se muestra en las FIGS 6A-6D, la pluralidad de nanoalambres de GaN 610 puede crecer con uniformidad a gran escala de posición, orientación, longitud, características transversales (por ejemplo, las dimensiones y/o formas), y cristalinidad . Como se describe en la presente, en algunas modalidades, la posición y dimensiones de cada nanoalambre puede corresponder con aquella de cada abertura de la pluralidad de aberturas precursoras 138 se muestran en las FIGS. 1-2. En otras modalidades, la posición y dimensiones de cada nanoalambre puede corresponder con aquella de cada cara superior de la pluralidad de nanoestructuras 442 que se muestran en las FIGS. 4-5. La FIG. 6A muestra un acercamiento de micrográfica de electrones de barrido (SEM) que resulta para los nanoalambres de GaN ejemplares 610, mientras la FIG. 6B muestra un resultado SEM con orden de largo intervalo para los nanoalambres de GaN 610. En diversas modalidades, cada nanoalambre GaN puede tener una naturaleza de cristal sencillo . La FIG. 6C muestra que la orientación de los nanoalambres de GaN 610 pueden estar a lo largo de la dirección del cristal sencillo, por ejemplo, a lo largo de la dirección cristalográfica de los nanoalambres de GaN 610. Adicionalmente , la cara superior central pequeña (0001) de cada nanoalambre puede enlazarse por caras inclinadas {1_102} en la parte superior de cada nanoalambre. La FIG 6D es una vista en planta de los nanoalambres de GaN ejemplares 610 que muestran la simetría hexagonal de las caras de pared lateral de cada nanoalambre GaN. Las caras de pared lateral pueden ser perpendiculares a la dirección de la máscara de crecimiento selectiva 620 que tiene las caras de pared lateral de la familia {1_100}. En diversas modalidades, el diámetro de los nanoalambres de GaN 610 puede ser alrededor de ?????? o menos. La invariancia de la geometría de nanoalambre lateral (por ejemplo, las características transversales) que se muestran en las FIGS. 6A-6D indican que la relación de crecimiento GaN puede solamente presentarse en la dirección vertical, esto es, en las caras superiores (0001) y {1_102}. Por ejemplo, la relación de crecimiento vertical para la pluralidad de nanoalambres de GaN 610 del crecimiento pulsado puede ser, por ejemplo, alrededor de 2 µ??/hr o mayor. Por el otro lado, la relación de crecimiento GaN en las caras de pared lateral (es decir, dirección lateral) puede ser esencialmente insignificante a pesar de su área mucho más grande. En una modalidad ejemplar, el nanoalambre GaN 610 puede hacerse crecer teniendo una longitud uniforme de alrededor de 20 pm o mayor y mantener un diámetro uniforme de alrededor de 250 nm o menor, cuando una máscara de crecimiento selectiva de 30 nm se usa. En diversas modalidades, la presencia de hidrógeno en la mezcla de gas portador puede usarse para controlar la geometría del nanoalambre . Además, los nanoalambres de GaN uniformes ejemplares 640 que se muestran en las FIGS 6A-6D pueden ser de más alta calidad, esto es, esencialmente con dislocaciones enroscadas (TD) . Por ejemplo, pueden no haber dislocaciones enroscadas observadas con los nanoalambres de GaN 145 y/o 445 que se muestran en la FIG. 2 y FIG. 5, incluso si las dislocaciones enroscadas pueden observarse en la capa de amortiguación GaN 220 y/o 520 subyacente a la máscara de crecimiento selectiva 135 y/o 435, mientras se cree que estas dislocaciones se doblan alejadas de los nanoalambres y terminan en una superficie bajo la máscara de crecimiento. Adicionalmente , los nanoalambres de GaN libres de defectos 610 pueden hacerse crecer en varios substratos, tal como, por ejemplo, zafiro, carburo de silicio tal como ß?-SiC, o silicio tal como Si (111) ¦ En diversas modalidades, los nanoalambres de GaN uniformes y de alta calidad y/o nanoalambres ordenados pueden usarse para la fabricación de estructuras de substrato GaN de alta calidad. Los substratos GaN comercialmente viables se desean por que los substratos GaN facilitan en gran parte la fabricación de LEDs visibles y láseres para las industrias emergentes de iluminación en estado sólido y de sensores UV. Sin embargo, los substratos GaN también pueden usarse en otras aplicaciones relacionadas, tal como circuitos y dispositivos RF de alto poder. En diversas modalidades, las estructuras de substrato GaN pueden formarse para terminar y unificar la pluralidad de nanoalambres de GaN tal como aquellos descritos en las FIGS. 1-6 usando técnicas tal como nanoheteroepitaxia . Las FIGS. 7A-7D detallan cuatro dispositivos semiconductores ejemplares incluyendo estructuras de substrato GaN 712, 714, 715, y 717 formado de la pluralidad de nanoalambres de GaN del dispositivo 100 (ver FIG. 1C) , el dispositivo 200 (ver FIG. 2), el dispositivo 400 (ver FIG, 4C) , y el dispositivo 500 (ver FIG. 5), respectivamente. Por ejemplo, las condiciones de crecimiento GaN pueden modificarse para permitir la coalescencia de la pluralidad formada de nanoalambres (por ejemplo, 145 ó 445) después de haber crecido a una altura adecuada, y luego de la formación de una estructura del substrato GaN (por ejemplo, el substrato 712, 714, 715 ó 717). La estructura del substrato GaN puede ser una película plana continua, epitaxial y completamente que forma coalescencia . La "altura adecuada" puede determinarse para cada nanoalambre (por ejemplo, GaN) y combinación de substrato (por ejemplo, SiC o Si) y puede tener una altura que permita una reducción importante en el defecto de la densidad en la parte superior de la película GaN en coalescencia (es decir, la estructura del substrato GaN) . Además, la "altura adecuada" puede ser una altura que puede mantener una estructura mecánicamente robusta para el dispositivo semiconductor resultante, por ejemplo, aquellos que se muestran en las FIGS. 7A-7D. En diversas modalidades, debido a que defectos de enroscado no se presentan en la pluralidad de nanoalambres de GaN (por ejemplo, 145 ó 445) , la coalescencia de la estructura del substrato GaN (por ejemplo, el substrato 712, 714, 715 ó 717) en la parte superior de estas pluralidades de nanoalambres pueden entonces presentarse y proporcionar la estructura del substrato GaN que contiene un defecto de densidad extremadamente bajo, tal como, por ejemplo, alrededor de 107cm~2 o menor De acuerdo con varias modalidades del proceso de formación de nanoalambres , las etapas del proceso, (por ejemplo, la deposición, formación de patrones y grabado de la máscara de crecimiento selectivo, el crecimiento selectivo de los núcleos de nanoalambre, el crecimiento pulsado de nanoalambres, y la formación de las estructuras del substrato GaN ejemplares) pueden ser escalables para áreas de substrato grandes. También pueden extenderse fácilmente para los requerimientos de manufactura incluyendo manipulación de placa de contacto automática y extendida a placas de contacto de tamaño grande para estabilizar la eficacia de cristales fotónicos para extracción de luz de LEDs visibles y cercanos al UV. Las FIGS. 8-12 detallan modalidades ejemplares para dispositivos activos de nanoalambre incluyendo LEDs y láseres de nanoalambre, y sus procesos escalables para manufactura. En diversas modalidades, el grupo publicado III-N de nanoalambres y conjuntos de nanoalambres tal como nanoalambres de GaN y/o conjuntos de nanoalambres pueden proporcionar sus dispositivos activos con propiedades únicas. Esto es por que cada uno del nanoalambre GaN de crecimiento pulsado puede tener paredes laterales de familia {11^00} y lo normal para cada uno de estos planos laterales pueden estar en dirección no polar para el grupo de materiales III-N. Los pozos del grupo cuántico de alta calidad III-N como los pozos cuánticos de InGaN/GaN, pozos cuánticos de AlGaN/GaN u otros pozos cuánticos de III-N, por lo tanto pueden formarse en estas caras laterales de cada nanoalambre GaN. Por ejemplo, el comportamiento de crecimiento del nanoalambre puede cambiarse importantemente cuando otros gases precursores tal como trimetilaluminio (Al) o trimetilindio (In) se agregan a la fase de gas MOCCVD ejemplar durante el modo de crecimiento pulsado. En este caso, incluso una fracción molecular pequeña (por ejemplo, alrededor de 1%) de Al o In se agrega a los nanoalambres de GaN y/o conjuntos de nanoalambres pueden resultar en cada crecimiento de nanoalambre GaN lateralmente con sus dimensiones transversales (por ejemplo, anchura o diámetro) incrementándose con el tiempo. Este comportamiento del crecimiento lateral puede permitir la creación de una heteroestructura de envolvente del núcleo, esto es, pozos cuánticos incluyendo materiales ejemplares tales como aleaciones InGaN y AlGaN que pueden crecer y envolver cada núcleo de nanoalambre GaN. Como un resultado, el crecimiento del envolvente del núcleo puede crear una estructura activa de nanoalambre/MQW de envolvente del núcleo para dispositivos que emiten luz. En diversas modalidades, una tercera condición de crecimiento adicional puede establecerse para hacer crecer la envolvente del núcleo de las aleaciones InGaN y AlGaN, después de que el nanoalambre GaN se ha hecho crecer usando lo presentado en dos fases de modo de crecimiento. Este tercer modo de crecimiento puede ser un crecimiento continuo similar al que se usa en el modo de crecimiento selectivo, por ejemplo, como se muestra en 310 en la Fig. 3. En otras diversas modalidades, un modo de crecimiento pulsado puede usarse para la tercera condición de crecimiento. En diversas modalidades, la estructura activa MQW/ de nanoalambre de envolvente del núcleo puede usarse para proporcionar dispositivos optoeléctricos de nanoescala de alta eficacia, tal como, por ejemplo, LEDs de nanoalambre y/o láser de nanoalambre. Por ejemplo, la estructura activa MQW/ de nanoalambre de envolvente del núcleo resultante (es decir, que tiene el envolvente activo MQW en paredes laterales de cada núcleo de nanoalambre) puede estar libre de campos piezoeléctricos , y también libres de efecto Stark confinado cuántico asociado (QCSE) debido a que cada núcleo de nanoalambre tiene paredes laterales no polares. La eliminación de QCSE puede incrementar la eficiencia de recombinación por radiación en la región para mejorar el rendimiento de los LEDs y láser. Adicionalmente, la ausencia de QCSE puede permitir pozos cuánticos más amplios para usarse, los cuales pueden mejorar la superposición integral y ganar cavidad del láser basado en nanoalambre. Un beneficio de eficiencia ejemplar adicional usando la estructura activa MQW/ de nanoalambre de envolvente del núcleo es que el área de región activa puede incrementarse importantemente debido a la estructura de envolvente del núcleo único. La FIG. 8 detalla una estructura de capa transversal de un dispositivo de estructura activa de MQW/nanoalambre de envolvente de núcleo ejemplar 800 de acuerdo con las presentes enseñanzas. Debe ser fácilmente aparente para alguien de habilidad ordinaria en el arte que el dispositivo 800 detallado en la FIG. 8 representa una ilustración esquemática generalizada y que otros materiales/capas/envolventes pueden agregarse o existir materiales/capas/envolventes que puedan removerse o modificarse . Como se muestra, el dispositivo 800 puede incluir un substrato 810, una capa de amortiguación con dopaje, una máscara de crecimiento selectivo 825, un núcleo de nanoalambre dopado 830, y una estructura de envolvente 835 incluyendo un primer envolvente dopado 840, una estructura de envolvente MQW 850, un segundo envolvente dopado 860, y un tercer envolvente dopado 870. La máscara de crecimiento selectivo 825 puede formarse sobre La capa de amortiguación dopada 820 sobre el substrato 810. El núcleo de nanoalambre dopado 830 puede conectarse a y extenderse desde La capa de amortiguación dopada 820 a través de la máscara de crecimiento selectiva 825, en donde el núcleo de nanoalambre dopado 830 puede aislarse por la máscara de crecimiento selectiva 825. La estructura de envolvente 835 puede formarse para "envolver" el núcleo de nanoalambre dopado 830 que tiene una estructura activa del envolvente del núcleo, y la estructura de envolvente 835 también puede situarse en la máscara de crecimiento selectivo 825. En adición, la estructura de envolvente 835 puede formarse al depositar el tercer envolvente dopado 870 sobre el segundo envolvente dopado 860, la cual puede formarse sobre la estructura de envolvente MQW 850 sobre un primer envolvente dopado 840. El substrato 810 puede ser un substrato similar a los substratos 110 y 410 (ver FIGS. 1-2 y FIGS. 4-5) incluyendo, pero no limitada a, zafiro, carburo de silicio, silicio y substratos III-V tal como GaAs, o Ga . La capa de amortiguación dopada 820 puede formarse sobre el substrato 810. La capa de amortiguación dopada 820 puede ser similar a las capas de amortiguación 220 y/o 520 (ver FIG. 2 y FIG. 5) . La capa de amortiguación dopada 820 puede formarse de, por ejemplo, GaN, A1N, InN, AlGaN, InGaN o AlInGaN, por diversos métodos de crecimiento del cristal conocidos para alguien de habilidad ordinaria en el arte. En diversas modalidades, La capa de amortiguación dopada 820 puede doparse con un tipo de conductividad similar al núcleo de nanoalambre dopado 830. En algunas modalidades, La capa de amortiguación dopada 820 puede removerse del dispositivo 800.
La máscara de crecimiento selectiva 825 puede ser una máscara de crecimiento selectiva similar a la máscara de crecimiento selectiva 135 y/o 435 (ver FIGS. 1A-2 y FIGS. 4A-5) formadas en la capa de amortiguación 820. En diversas modalidades, la máscara de crecimiento selectiva 825 puede formarse directamente en el substrato 810. La máscara de crecimiento selectiva 825 puede definir el crecimiento selectivo de la pluralidad de nanoalambres y/o configuraciones de nanoalambres. La máscara de crecimiento selectiva 825 puede formarse de cualquier material dieléctrico, u otro material de máscara de crecimiento conocido por alguien de habilidad ordinaria en el arte. El núcleo de nanoalambre dopado 830 puede usar cualquier nanoalambre de la pluralidad de nanoalambres que se muestran en las FIGS. 1A-2 y FIGS. 4A-5 formados usando el modo de crecimiento de dos fases. El núcleo de nanoalambre dopado 830 puede formarse de, por ejemplo, GaN, AN, InN, AlGaN, InGaN o AlInGaN, los cuales pueden hacerse en tipo n por dopante con diversas impurezas tal como silicio, germanio, selenio, azufre y telurio. En diversas modalidaes, el núcleo de nanoalambre dopado 830 puede hacerse del tipo p por introducir berilio, estroncio, bario, zinc, o magnesio. Pueden usarse otros dopantes conocidos para alguien de habilidad ordinaria en el arte. En diversas modalidades, la anchura del núcleo de nanoalambre dopado 830 puede definir la anchura aproximada del dispositivo de estructura activa 800.
Por ejemplo, el núcleo de nanoalambre dopado 830 puede tener una anchura de alrededor de ?µp? hasta alrededor de 1000 µ??. El núcleo de nanoalambre dopado 830 puede tener caras de pared lateral no polar de la familia {l_100} (es decir, caras planas "m") , cuando el material GaN se usa para el núcleo de nanoalambre dopado 830. La estructura de envolvente 835 incluyendo la estructura de envolvente MQW 850 puede hacerse crecer por crecimiento del envolvente del núcleo en estas caras y el dispositivo 800 puede por lo tanto ser libre de campos piezoeléctricos , y libre del efecto Stark confinado cuántico asociado (QCSE) . El primer envolvente dopado 840 puede formarse de y recubrirse en las caras de pared lateral no polar del núcleo de nanoalambre dopado 830 por un crecimiento de envolvente del núcleo, cuando el modo de crecimiento pulsado se usa. Por ejemplo, el primer envolvente dopado 840 puede formarse al agregar una cantidad pequeña de Al durante el crecimiento pulsado del núcleo de nanoalambre dopado 830 formando una heteroestructura de envolvente del núcleo. El tipo de conductividad del primer envolvente dopado 840 y el núcleo de nanoalambre dopado 830 puede hacerse similar, por ejemplo, del tipo n. En diversas modalidades, el primer envolvente dopado 840 puede incluir un material de AlxGai-xN, donde x puede ser cualquier número menor a 1.00 tal como 0.05 o 0.10. La estructura de envolvente MQW 850 puede formarse en el primer envolvente dopado 840 por el crecimiento de envolvente del núcleo ejemplar, cuando se usa el modo de crecimiento pulsado. Especialmente, la estructura de envolvente MQW 850 puede formarse al agregar una cantidad pequeña de Al y/o In durante el crecimiento pulsado del primer envolvente dopado 840 para continuar la formación de la heteroestructura de envolvente del núcleo. En diversas modalidades, la estructura de envolvente MQW 850 puede incluir, por ejemplo, capas alternantes de AlxGai_xN y GaN donde x puede ser, por ejemplo, 0.05 o cualquier otro número menor de 1.00. La estructura de envolvente MQW 850 puede también incluir capas alternantes de, por ejemplo, InxGai-xN y GaN, donde x puede ser cualquier número menor de 1.00, por ejemplo, cualquier número en un intervalo de alrededor de 0.20 hasta alrededor de 0.45. El segundo envolvente dopado 860 puede formarse en la estructura de envolvente MQW 850. El segundo envolvente dopado 860 puede usarse como una capa de barrera para la estructura de envolvente MQW con un espesor suficiente de, por ejemplo, alrededor de 500 nm hasta alrededor de 2000 nm. El segundo envolvente dopado 860 puede formarse de, por ejemplo, AlxGa!_xN, donde x puede ser cualquier número menor de 1.00 tal como 0.20 o 0.30. El segundo envolvente dopado 860 puede doparse con un tipo de conductibilidad similar al tercer envolvente dopado 870. El tercero envolvente dopado 870 puede formarse por continuidad del crecimiento de envolvente del núcleo del segundo envolvente dopado 860 para la tapa del dispositivo de estructura activo 800. El tercer envolvente dopado 870 puede formarse de, por ejemplo, GaN y doparse para ser un tipo n o un tipo p. En varias modalidades, si el primer envolvente dopado 830 es un envolvente de tipo n, el segundo envolvente dopado 860 y/o el tercer envolvente dopado 870 puede ser un envolvente del tipo p y viceversa. En diversas modalidades, el tercer envolvente dopado 870 puede tener un espesante de alrededor de 50 hasta alrededor de 500 nm. En diversas modalidades, los dispositivos de estructura activa de envolvente del núcleo 800 que se muestra en la FIG. 8 puede aislarse eléctricamente de cada uno de los otros, cuando un número de dispositivos 800 se incluyen en un área grande tal como una placa de contacto. La FIG. 9 detalla un dispositivo de estructura activa 900 incluyendo un material dieléctrico 910 depositado para aislar cada estructura activa MQW/de nanoalambre de envolvente del núcleo que se muestra en la FIG. 8 de acuerdo con las presentes enseñanzas. Como se muestra en la FIG. 9 el material dieléctrico 910 puede depositarse en la máscara de crecimiento selectiva 825 y conectarse lateralmente con las paredes laterales de la estructura de envolvente 835, más específicamente, las paredes laterales de la tercera envolvente dopado 870. En diversas modalidades, el material dieléctrico 910 puede ser cualquier material dieléctrico para aislamiento eléctrico, tal como, por ejemplo, óxido de silicio (Si02) , nitruro de silicio (SÍ3N4) , oxinitruro de silicio (SiON) , u otros materiales aislantes. En algunas modalidades, el material dieléctrico 910 puede ser un dieléctrico curable. El material dieléctrico 910 puede formarse mediante, por ejemplo, deposición de vapor química (CVD) u otras técnicas sol-gel, con una altura o espesor deseados. En diversas modalidades, la altura/espesor del material dieléctrico 910 puede ajustarse además al remover una porción del material dieléctrico de la parte superior del material dieléctrico depositado usando, por ejemplo, procedimientos de grabado o de despegue conocidos por alguien de habilidad ordinaria en el arte. Los espesores del material dieléctrico 910 pueden ajustarse dependiendo de aplicaciones específicas donde se usa la estructura activa MQW/de nanoalambre de envolvente del núcleo . En diversas modalidades, varios LEDs de nanoalambre y láser de nanoalambre pueden formarse por el crecimiento del envolvente del núcleo descrita en las FIGS. 8-9, debido a que las estructuras de envolvente activas MQW pueden crearse en las paredes laterales no polares de nanoalambres de crecimiento pulsado. Por ejemplo, si los nanoalambres se organizan en un conjunto hexagonal con una separación centro a centro que es igual a ?/2, donde ? es la longitud de onda de emisión del LED o láser ejemplar, el conjunto de nanoalambres pueden proporcionar retroalimentación óptica para estimular la acción que emite luz. Las FIGS. 10A-12 detallan dispositivos activos de nanoescala ejemplares formados, basado en las estructuras que se muestran en las FIGS. 8-9 de acuerdo con las presentes enseñanzas. Las Figs . 10A-10C detallan un dispositivo LED de nanoalambre ejemplar 1000 que usa la estructura activa MQW/nanoalambre envolvente-núcleo descrito en las Figs. 8-9 de acuerdo con las enseñanzas actuales. En diversas modalidades, el dispositivo LED de nanoalambre 1000 puede fabricarse incluyendo contactos eléctricos formados en, por ejemplo, el dispositivo 900. Los contactos eléctricos pueden incluir estructuras conductoras formadas de metales tal como titanio (Ti), aluminio (Al), platino (Pt) , níquel (Ni) u oro (Au) en un número de combinaciones de multi-capas tal como Al/Ti/Pt/Au, Ni/Au, Ti/Al, Ti/Au, Ti/Al/Ti/AU, Ti/Al/Au, Al o Au usando técnicas conocidas por alguien de habilidad ordinaria en el arte. En la FIG. 10A, el dispositivo 1000 puede incluir una estructura conductora 1040 formada en la superficie del dispositivo 900, es decir, en cada superficie del material dieléctrico 910 y el tercer envolvente dopado 870 de la estructura 835. La estructura conductora 1040 puede ser una capa transparente usada para un p-electrodo del dispositivo LED 1000 posteriormente fabricado. En una modalidad ejemplar, la estructura conductora 1040 (o p-electrodo) puede ser, por ejemplo, una combinación de metal de capas de Ti/Au. En diversas modalidades, el dispositivo 1000 puede además incluir una capa dieléctrica 1010 que tiene un espesor ajustado (o altura) . Al ajustar el espesor de la capa dieléctrica 1010, el grado (por ejemplo, espesor o altura) de la estructura conductora 1040 (o p-electrodo) formado y a lo largo de la pared lateral de la estructura de envolvente 835 se puede ajustar de acuerdo a la aplicación deseada de dispositivo activo de nanoalambre. Por ejemplo, una capa gruesa del dieléctrico 1010 puede confinar la estructura conductora 1040 (o p-electrodo) a la parte superior de los dispositivos activos estructurados con núcleo de envolvente, por ejemplo, por los LED de nanoalambre y/o láseres de nanoalambre. Alternativamente, una capa dieléctrica delgada ajustada 1010 puede permitir que la estructura conductora 1040 (o p-electrodo) tenga un mayor espesor o altura (esto es, un grado mayor), lo cual puede reducir la resistencia de los dispositivos activos. En diversas modalidades, el mayor espesor de la estructura conductora 1040 (o p-electrodo) puede, sin embargo, esperarse para contribuir a la pérdida de un dispositivo activo tal como una cavidad láser. Como conoce un experto ordinario en la técnica, el desempeño óptimo de la estructura conductora 1040 (o p-electrodo) se puede lograr al balancear la reducción de resistencia de los dispositivos activos con la pérdida de la cavidad esperada. En diversas modalidades, el espesor de la estructura conductora 1040 (o p-electrodo) a lo largo de las paredes laterales de la estructura de envolvente 835 del dispositivo LED 1000 ejemplar puede estar en un intervalo de alrededor de 1 µ?? hasta alrededor de 9 µ?? para desempeño de alta eficiencia. En diversas modalidades, el dispositivo LED 1000 puede tener una altura total de, por ejemplo, alrededor de 10 µp?. En la FIG. 10B, el dispositivo 1000 puede además incluir un p-electrodo 1045, un dieléctrico 1015, y una máscara de contacto selectiva 1025 que tiene zanjas 1035 grabadas en la máscara de crecimiento selectivo 825 (ver FIG. 10A) . El p-electrodo 1045 y la dieléctrica subyacente 1015 se puede formar al diseñar en patrón y grabar la estructura conductora 1040 y la capa dieléctrica 1010 (ver FIG. 10A) . Como un resultado, las porciones (no mostradas) de la superficie de la máscara de crecimiento selectivo 835 se pueden exponer y separar por el dieléctrico 1015 en ambos lados de cada estructura de núcleo-envolvente. Después de los procesos de diseño del patrón y grabado, una máscara de contacto selectiva 1025 se puede formar al formar zanjas 1035 a través de las porciones expuestas de la superficie de la máscara de crecimiento selectivo 825, en donde cada lado de la estructura activa de núcleo-envolvente puede incluir al menos una zanja 1035. Como un resultado, las porciones de superficie de la capa de amortiguación subyacente 820 se pueden usar como fondos de las zanjas 1035. En diversas modalidades, el espesor de la máscara de contacto selectivo 1025 puede ser critico para el desempeño del dispositivo LED 1000. Por ejemplo, una máscara de crecimiento selectivo de nitruro de silicio que tiene un espesor de 30 nm puede ser suficientemente gruesa para soportar un voltaje de alrededor de 20 Voltios o mayor antes de la falla del dispositivo LED 1000. En diversas modalidades, la máscara de contacto selectivo 1025 puede tener un espesor de alrededor de 30 nm o menor. Sin embargo, un experto ordinario en el arte entenderá que una máscara de crecimiento selectivo gruesa puede ser fácilmente alojada en los procesos de nanoalambre y de dispositivo activo de nanoalambre . En la FIG. 10C, el dispositivo 1000 puede incluir los n-electrodos 1080 formados para asegurar la conducción entre el contacto del lado n y la región conductora central incluyendo La capa de amortiguación dopada 820 y el núcleo 830 de nanoalambre. La región conductora central puede ser, por ejemplo, una región n+ GaN altamente con dopaje. En diversas modalidades, los n-electrodos 1080 pueden incluir estructuras conductoras formadas al depositar materiales de electrodo en cada superficie de la máscara de contacto selectivo 1025 y los fondos de las zanjas 1035. En una modalidad ejemplar, los n-electrodos 1080 se pueden formar de, por ejemplo, una combinación de metal en capas, tal como Al/Ti/Pt/Au. En 1099, la luz resultante del dispositivo LED de nanoalambre 1000 en la FIG. 10C se puede extraer a través del substrato 820, el cual puede ser transparente en longitudes de onda verde y azul. En diversas modalidades, una salida de luz más difusa puede presentarse en la parte superior del dispositivo 1000 (no mostrado) ya que el dispositivo LED de nanoalambre 1000 puede ser bastante pequeño para suficiente difracción. Esta salida de luz difusa puede ser ventajosa en algunas aplicaciones de iluminación en estado sólido. De esta manera, el dispositivo LED de nanoalambre 1000 descrito puede proporcionar propiedades únicas cuando se compara con dispositivos LED tradicionales. Primero, puede tener un brillo mayor ya que el área de región activa de crecimiento núcleo-envolvente (esto es, el área de envolvente activa MQW) se puede aumentar, por ejemplo, por un factor de aproximadamente 10 veces comparado con una estructura LED plana convencional. Segundo, la extracción de luz se puede mejorar para aumentar la eficacia de salida del LED. Esto se debe a que la geometría de los dispositivos LED puede hacer la mayoría del área de región activa orientada normal a la superficie de placa de contacto, esto es, la superficie de substrato. Las regiones de confinamiento en ambos lados de la región activa MQW pueden asistir para guiar la luz LED en la dirección vertical. Tercero, debido a la alta precisión de la posición y diámetro de cada una pluralidad de nanoalambres y/o redes de nanoalambre, las redes resultantes de los dispositivos 1000 LED se pueden también configurar como un cristal fotónico, que puede además mejorar la eficacia de acoplamiento de salida de luz. Cuarto, la resistencia LED de nanoalambre se puede reducir significativamente debido al aumento del área de contacto eléctrico, por ejemplo, el área de contacto del p-electrodo 1045. Finalmente, ya que el dispositivo LED 1000 puede proporcionar una energía de luz determinada con brillo mayor, más dispositivos se pueden procesar en una placa de contacto dada, que puede disminuir el costo de producción y también aumentar la eficacia de fabricación. Por ejemplo, para permitir contactos de metal, el dispositivo LED 1000 puede incluir un espaciamiento de centro a centro (esto es, un espaciamiento centro a centro entre cualquiera de los dos dispositivos de nanoalambre adyacentes) de, por ejemplo, alrededor de 100 m. Una placa de contacto de 4 pulgadas (10.16 cm) puede luego incluir un número de dispositivos LED de nanoalambre 1000, por ejemplo, alrededor de 0.78 millones de dispositivos o más, que se pueden fabricar simultáneamente. En diversas modalidades, el espaciamiento centro a centro se puede reducir además para permitir que una placa de contacto de 4 pulgadas (10.16 cm) sencilla contenga, por ejemplo, más de un millón de dispositivos LED 1000. Las FIGS. 11-12 describen dispositivos láser de nanoalambre ejemplares usando el nanoalambre de crecimiento núcleo-envolvente/estructura activa MQW mostrada en las FIGS. 8-10 de acuerdo con las presentes enseñanzas. Ya que los aspectos de las caras laterales de los nanoalambres y/o redes de nanoalambre son caras {1100} exactas con una igualdad de superficie en la escala de una monocapa atómica, regiones activas MQW de alta calidad para dispositivos láser se pueden formar en estos "substratos de pared lateral" de plano superior. Además, la orientación vertical de los aspectos de pared lateral, y la periodicidad uniforme y longitud de los nanoalambres pueden proporcionar un método de alto rendimiento de grabado o caras de escisión para formar una cavidad óptica. La periodicidad uniforme puede permitir una cavidad óptica de cristal fotónico para establecerse en directo . Como se muestra en la FIG. 11, el dispositivo láser de nanoalambre 1100 se puede fabricar a partir de los procesos descritos en las FIGS. 8-10 usando el nanoalambre de crecimiento núcleo-envolvente/estructura activa MQW como estructura activa láser. El dispositivo láser de nanoalambre 1100 puede incluir una estructura de envolvente pulido 1135, un p-electrodo pulido 1145, y una capa de pasivación 1195, que se puede formar en cada superficie de la estructura de envolvente pulido 1135 y el p-electrodo pulido 1145 para tapar la estructura activa láser. La estructura de envolvente pulido 1135 y el p-electrodo pulido 1145 se pueden formar al pulir (esto es, remover) en el extremo superior (con respecto al substrato 810 como el extremo del fondo) del nanoalambre de núcleo-envolvente/estructura activa MQ (esto es, estructura activa láser) tal como lo que se muestra en la FIG. 10C. Diversos procesos de pulido, por ejemplo, un pulido de químico-mecánico, se puede usar usando la dieléctrica grabada 1015 como un soporte mecánico. La etapa de pulido se puede usar para pulir un número de aspectos láser al mismo tiempo sin disminuir la fabricación de los dispositivos láser de nanoalambre 1100. Por ejemplo, un número de dispositivos láser de nanoalambre 1100 tal como alrededor de 0.78 millones o más, se pueden formar en una placa de contacto de 4 pulgadas (10.16 cm) por una alta eficacia de fabricación. En diversas modalidades, el espaciamiento de centro a centro se puede reducir además para permitir que una placa de contacto de 4 pulgadas (10.16 cm) sencilla contenga, por ejemplo, más de un millón de dispositivos láser 1100. En diversas modalidades, el grado (por ejemplo, espesor o altura) del p-electrodo pulido 1145 formado a lo largo de las paredes laterales de la estructura de envolvente pulido 1135 se puede ajustar al ajustar el espesor del dieléctrico grabado subyacente 1015 por rendimiento óptimo del dispositivo láser 1100. En diversas modalidades, el espesor del p-electrodo pulido 1145 a lo largo de la pared lateral de la estructura de envolvente pulido 1135 mostrada en la FIG. 11 puede estar en el intervalo desde alrededor de 1 µp? hasta alrededor de 5 m, cuando la altura total es alrededor de 10 µp?. La capa de pasivación 1195 se puede formar en el extremo superior pulido de cada estructura activa láser, esto es, en cada superficie del p-electrodo pulido 1145 y la estructura de envolvente pulido 1135. La capa de pasivación 1195 se puede configurar para evitar recombinación no radiante indebida o dispersión de conexión del dispositivo láser de nanoalambre 1100. En diversas modalidades, la capa de pasivación 1195 se puede formar de, por ejemplo, cualquier material dieléctrico conocido por un experto ordinario en la técnica con un espesor de alrededor de 10 hasta alrededor de 100 nm. En algunas modalidades, la composición e índice de refracción de los materiales usados por la estructura de envolvente pulido 1135 circundante a la cavidad de nanoalambre (esto es, el núcleo de nanoalambre 830) puede afectar el proceso de acción láser óptico en 1199. Por ejemplo, cuando los nanoalambres tienen un diámetro ejemplar de alrededor de 200 nm, algunos de los modos de acción láser ópticos pueden existir fuera de la cavidad. El láser puede por lo tanto ser más sensible a la composición e índice de refracción de los materiales circundantes a la cavidad, que son, materiales usados para cada capa de la estructura de envolvente pulido 1135. En otras modalidades, ya que no hay una cara física inferior en la cavidad óptica láser (esto es, el núcleo de nanoalambre 830), puede haber un cambio de índice de refracción efectivo en la cercanía de la máscara de crecimiento selectivo 1025. Este cambio de índice de hecho se puede ayudar (esto es, hacerse más grande) por el hecho de que algunos de los modos de acción láser ópticos pueden existir fuera de la cavidad. En una modalidad ejemplar, el dispositivo láser de nanoalambre 1100 (ver Fig. 11) se puede ópticamente sintonizar al ajusfar el espesor de la máscara de contacto selectivo 1025 por una reflectividad máxima. Por ejemplo, el espesor óptico de la máscara de contacto selectivo 1025 para el dispositivo láser 1100 puede estar en un intervalo de alrededor de 220 nm hasta alrededor de 230 nm cuando el dispositivo emite luz azul a 450 nm. La FIG. 12 describe otro dispositivo láser ejemplar ' 1200, en el cual una pila de espejo (DBR) de un reflector distribuido por Bragg 1220 se puede colocar entre las capas del substrato 810 y la máscara de crecimiento selectivo 1025, como opuesta a La capa de amortiguación dopada 820 colocándose entre estas dos capas del dispositivo láser 1100 mostrado en la FiG. 11. La pila de espejo DBR 1220 puede ser una pila de espejo DBR epitaxial. La pila de espejo DBR 1220 puede incluir, por ejemplo, capas alternando un cuarto de onda, por ejemplo, GaN y AlGaN. En diversas modalidades, la pila de espejo DBR 1220 se puede sintonizar para mejorar la reflectividad y para aumentar la cavidad Q del láser 1299. En diversas modalidades, todos los dispositivos activos de nanoalambre mostrados en las FIGS. 10-12 pueden proporcionar una baja resistencia de dispositivo ya que más p-electrodos resistivos (por ejemplo, el p-electrodo 1045 y/o 1145) de la heteroestructura se pueden ubicar en el área mayor, que es la periferia exterior de cada nanoalambre núcleo-envolvente/estructura activa MQW. Por ejemplo, para el dispositivo LED 1000 (mostrado en la FIG. 10), el p-electrodo 1045 se puede diseñar para cubrir completamente la parte superior del dispositivo 1000 para disminuir además la resistencia de dispositivo. Aunque un nanoalambre sencillo se describe en las FIGS. 8-12 para el propósito de la descripción, un experto ordinario en la técnica entenderá que los procesos de crecimiento núcleo-envolvente en cada nanoalambre de la pluralidad de nanoalambres y/o redes de nanoalambre (por ejemplo, mostrado en las FIGS. 1-6) para dispositivos activos de nanoescala se puede conducir simultáneamente en un área grande (por ejemplo, una placa de contacto completa) . Otras modalidades de la invención serán aparentes para aquellos expertos en la técnica de consideración de la especificación y práctica de la invención descrita en la presente. Se pretende que la especificación y ejemplos se consideren como ejemplares solamente, con un verdadero alcance y espíritu de la invención indicada por las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (25)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método de fabricación de nanoalambres caracterizado porque comprende: formar una máscara de crecimiento selectivo sobre un substrato, en donde la máscara de crecimiento selectivo comprende una pluralidad de aberturas diseñadas en patrón que exponen una pluralidad de porciones del substrato; usar un modo de crecimiento sin pulsos selectivo para crecer un material semiconductor en cada una de la pluralidad de porciones del substrato expuesto en cada una de las aberturas diseñadas; realizar una transición de modo de crecimiento desde el modo de crecimiento sin pulsos a un modo de crecimiento con pulsos; y formar una pluralidad de nanoalambres de semiconductor al continuar el modo de crecimiento con pulsos del material semiconductor.
  2. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el substrato comprende una capa de amortiguación sobre una superficie de substrato soportado, y el material semiconductor se hace crecer selectivamente a través de la pluralidad de aberturas diseñadas en patrón sobre la capa de amortiguación.
  3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el substrato comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste de Si, SiC, zafiro, GaN y GaAs .
  4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque además comprende uno o más procesos de limpieza anteriores al crecimiento selectivo sin pulsos del material semiconductor.
  5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la pluralidad de aberturas diseñadas en patrón forman un configuración hexagonal que tiene un diámetro de alrededor de 10 nm hasta alrededor de 1000 nm y una separación centro a centro de alrededor de 50 nm hasta alrededor de 10 ym.
  6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque una característica de sección transversal de cada una de la pluralidad de nanoalambres de semiconductor y cada una de la pluralidad de aberturas diseñadas en patrón es substancialmente similar.
  7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la característica de sección transversal es una forma seleccionada del grupo que consiste de un polígono, un rectángulo, un cuadrado, un óvalo, y un círculo.
  8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la etapa de realizar una transición del modo de crecimiento desde el modo de crecimiento sin pulsos al modo de crecimiento con pulsos se presenta antes de que el crecimiento del material semiconductor resalte sobre la parte superior de la máscara de crecimiento selectivo.
  9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el material semiconductor para la pluralidad de nanoalambres semiconductores comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste de GaN, A1N, InN, InGaN, AlInGaN y AlGaN.
  10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el crecimiento selectivo comprende gases precursores de Grupo III y Grupo V que tienen una relación III/V en el intervalo desde alrededor de 100 hasta alrededor de 500.
  11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el crecimiento con pulsos comprende alternativamente introducir gases precursores del Grupo III y Grupo V del material semiconductor en un reactor de crecimiento con uno o más circuitos de secuencia, en donde los gases precursores comprenden una relación III/V en el intervalo desde alrededor de 60 hasta alrededor de 300.
  12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el crecimiento con pulsos comprende una relación de crecimiento vertical de alrededor de 2 ym/hr o mayor.
  13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada una de la pluralidad de nanoalambres tiene una longitud de alrededor de 10 nm hasta alrededor de 100 µ??.
  14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque: la etapa de transición del modo de crecimiento sin pulsos al modo de crecimiento con pulsos se presenta después de que el crecimiento del material semiconductor resalta sobre una parte superior de la máscara de crecimiento selectivo para formar una pluralidad de nanoestructuras en forma de pirámide truncadas parcialmente dispuestas en una superficie de la máscara de crecimiento selectivo; y la etapa de formar la pluralidad de nanoalambres que comprende formar un nanoalambre semiconductor en cada una de la pluralidad de nanoestructuras en forma de pirámide al continuar el crecimiento con pulsos del material semiconductor tal que una característica de sección transversal del nanoalambre semiconductor y una cara de la parte superior de cada pluralidad de nanoestructuras en forma de pirámide es substancialmente similar.
  15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el nanoalambre semiconductor comprende una dimensión en sección transversal menor que la de cada pluralidad de aberturas diseñadas en patrón.
  16. 16. Una configuración de nanoalambre del grupo III-N formado por el método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque comprende: un soporte que comprende una pluralidad de regiones de superficie seleccionadas; y un nanoalambre del grupo III-N conectado y que se extiende a partir de cada una de la pluralidad de regiones de superficie seleccionadas del soporte, en donde el nanoalambre de grupo III-N se orienta a lo largo de una dirección sencilla y mantiene una característica de sección transversal de una de la pluralidad de regiones de superficie seleccionadas .
  17. 17. La configuración de nanoalambre de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque además comprende un nanoalambre GaN orientado a lo largo de la dirección cristalográfica (0001).
  18. 18. La configuración de nanoalambre de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el nanoalambre del grupo III-N comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste de GaN, A1N, InN, InGaN, AlGaN, y AlInGaN.
  19. 19. La configuración de nanoalambre de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el nanoalambre del grupo III-N comprende una o más formas de sección transversal seleccionadas del grupo que consiste de un polígono, un rectángulo, un cuadrado, un óvalo, y un circulo.
  20. 20. La configuración de nanoalambre de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el nanoalambre del grupo III-N además comprende una relación de aspecto de alrededor de 100 o mayor y una dimensión en sección transversal de alrededor de 250 nm o menor.
  21. 21. La configuración de nanoalambre de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el soporte comprende un núcleo de nanoalambre del grupo III-N colocado en cada una de la pluralidad de porciones de un substrato a través de una máscara de crecimiento selectivo colocada en el substrato, en donde una superficie del núcleo de nanoalambre del grupo III-N comprende una pluralidad de regiones de superficie seleccionadas del soporte.
  22. 22. La configuración de nanoalambre de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque el soporte además comprende una nanoestructura del grupo III-N en forma de pirámide formada del núcleo de nanoalambre del grupo III-N y parcialmente colocada en la máscara de crecimiento selectivo, en donde la cara de la parte superior de la nanoestructura de grupo III-N en forma de pirámide comprende una pluralidad de regiones de superficie seleccionadas del soporte.
  23. 23. Una configuración de nanoalambre de grupo III-N caracterizada porque comprende: un substrato; una máscara de crecimiento selectivo sobre el substrato, en donde la máscara de crecimiento selectivo comprende una pluralidad de aberturas diseñadas en patrón que exponen una pluralidad de porciones del substrato; y un nanoalambre del grupo III-N conectado a y que se extiende desde cada una de la pluralidad de porciones del substrato, en donde el nanoalambre de grupo III-N se orienta a lo largo de una dirección sencilla y mantiene una característica de sección transversal de una pluralidad de regiones de superficie seleccionadas, y en donde el nanoalambre del grupo III-N se amplia sobre una parte superior de la máscara de crecimiento selectivo.
  24. 24. Una estructura de substrato GaN caracterizada porque comprende : la configuración de nanoalambre formada por el método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2 que comprende una pluralidad de nanoalambres de GaN, en donde cada pluralidad de nanoalambres de GaN está libre de defectos; y una película de GaN unida a partir de la pluralidad de nanoalambres de GaN, en donde la película de GaN tiene una densidad de defecto de alrededor de 107 cm"2 o menor.
  25. 25. Un substrato caracterizado porque comprende una pluralidad de nanoalambres formados por el método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2.
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