Skip to main content
SpringerLink
Log in

Epitaxy Part B. Epitaxial Growth of GaN on Patterned Sapphire Substrates

  • Chapter
III-Nitride Based Light Emitting Diodes and Applications

Part of the book series: Topics in Applied Physics ((TAP,volume 126))

Abstract

This chapter describes the Patterned Sapphire Substrate (PSS). Firstly, the properties and the fabrication process of the PSS are described. Then, the mechanism to decrease the dislocation density in the crystal growth of GaN layer on the PSS is elaborated. Thirdly, the principle of the improvement in the LEE of the GaN-LEDs fabricated on the PSS is explained. Finally, the novel application of the PSS to grow nonpolar and semipolar GaN layers is introduced.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Hardcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

References

  1. Y. Narukawa, M. Ichikawa, D. Sanga, M. Sano, T. Mukai, J. Phys. D, Appl. Phys. 43, 354002 (2010)

    Article  Google Scholar 

  2. K. Tadatomo, H. Okagawa, Y. Ohuchi, T. Tsunekawa, Y. Imada, M. Kato, T. Taguchi, Jpn. J. Appl. Phys. 40, L583 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. H. Amano, M. Kitoh, K. Hiramatsu, I. Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 28, L2112 (1989)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. S. Nakamura, T. Mukai, M. Senoh, Jpn. J. Appl. Phys. 30, L1998 (1991)

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. S. Nakamura, M. Senoh, T. Mukai, Appl. Phys. Lett. 62, 2390 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. S. Nakamura, Microelectron. J. 25, 651 (1994)

    Article  Google Scholar 

  7. T. Mukai, S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys. 38, 5735 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. S. Nagahama, N. Iwasa, M. Senoh, T. Matsushita, Y. Sugimoto, H. Kiyoku, T. Kozaki, M. Sano, H. Matsumura, H. Umemoto, K. Chocho, T. Yanamoto, T. Mukai, Phys. Status Solidi A 188, 1 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. D. Morita, M. Yamamoto, K. Akashi, K. Matoba, K. Yasutomo, Y. Kasai, M. Sano, S. Nagahama, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 5945 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. Y. Narukawa, J. Narita, T. Sakamoto, K. Deguchi, T. Yamada, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L1084 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. Y. Narukawa, M. Sano, M. Ichikawa, S. Minato, T. Sakamoto, T. Yamada, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 46, L963 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. Y. Narukawa, M. Sano, T. Sakamoto, T. Yamada, T. Mukai, Phys. Status Solidi A 205, 1081 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. Y. Kato, S. Kitamura, K. Haramatsu, N. Sawaki, J. Cryst. Growth 144, 133 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. S. Kitamura, K. Haramatsu, N. Sawaki, Jpn. J. Appl. Phys. 34, L1184 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. Y. Ujiie, T. Nishinaga, Jpn. J. Appl. Phys. 28, L337 (1989)

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. T. Nishinaga, T. Nkano, S. Zhang, Jpn. J. Appl. Phys. 27, L964 (1988)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. K. Hiramatsu, Inst. Phys. Conf. Ser. 170, 693 (2002). Chap. 9

    Google Scholar 

  18. A. Usui, H. Sunagawa, A. Sakai, A. Yamaguchi, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L899 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. A. Sakai, H. Sunagawa, A. Usui, Appl. Phys. Lett. 71, 2259 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. C.I.H. Ashby, C.C. Mitchell, J. Han, N.A. Missert, P.P. Provencio, D.M. Follstaedt, G.M. Peake, L. Griego, Appl. Phys. Lett. 77, 3233 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. T. Detprohm, M. Yano, S. Sano, R. Nakamura, S. Mochiduki, T. Nakamura, H. Amano, I. Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 40, L16 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. A. Strittmatter, S. Rodt, L. Reissmann, D. Bimberg, H. Schroder, E. Obermeier, T. Riemann, J. Christen, A. Krost, Appl. Phys. Lett. 78, 727 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. O.-H. Nam, M.D. Dremser, T.S. Zheleva, R.F. Davis, Appl. Phys. Lett. 71, 2638 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. K. Hiramatsu, K. Nishiyama, A. Motogaito, H. Miyake, Y. Iyechika, T. Maeda, Phys. Status Solidi A 176, 535 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  25. K. Hiramatsu, K. Nishiyama, M. Onishi, H. Mizutani, M. Narukawa, A. Motogaito, H. Miyake, Y. Iyechika, T. Maeda, J. Cryst. Growth 221, 316 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. Y. Honda, Y. Iyechika, T. Maeda, H. Miyake, K. Hiramatsu, Jpn. J. Appl. Phys. 40, L309 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. K. Linthicum, T. Gehrke, D. Thomson, E. Carlson, P. Rajagopal, T. Smith, D. Batchelor, R.F. Davis, Appl. Phys. Lett. 75, 196 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. T.S. Zheleva, S.A. Smith, D.B. Thomson, T. Gehrke, K.J. Linthicum, P. Rajagopal, E. Carlson, W.M. Ashmawi, R.F. Davis, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 537, G3.38 (1999)

    Article  Google Scholar 

  29. I. Kidoguchi, A. Ishibashi, G. Sugahara, A. Tsujimura, Y. Ban, Jpn. J. Appl. Phys. 39, L453 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. I. Kidoguchi, A. Ishibashi, G. Sugahara, Y. Ban, Appl. Phys. Lett. 76, 3768 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. M. Ishida, M. Ogawa, K. Orita, O. Imafuji, M. Yuri, T. Sugino, K. Itoh, J. Cryst. Growth 221, 345 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. K. Iida, T. Kawashima, A. Miyazaki, H. Kasugai, S. Mishima, A. Honshio, Y. Miyake, M. Iwaya, S. Kamiyama, H. Amano, I. Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 43, L499 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. H. Lahreche, P. VenneHgues, B. Beaumont, P. Gibart, J. Cryst. Growth 205, 245 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. S. Tanaka, S. Iwai, Y. Aoyagi, Appl. Phys. Lett. 69, 4096 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. K. Hoshino, N. Yanagita, M. Araki, K. Tadatomo, J. Cryst. Growth 298, 232 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. S. Sakai, T. Wang, Y. Morishima, Y. Naoi, J. Cryst. Growth 221, 334 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. X. Zhang, R.R. Li, P.D. Dapkus, D.H. Rich, Appl. Phys. Lett. 77, 2213 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. N. Okada, T. Murata, K. Tadatomo, H.C. Chang, K. Watanabe, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 122103 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  39. S. Watanabe, N. Yamada, M. Nagashima, Y. Ueki, C. Sasaki, Y. Yamada, T. Taguchi, K. Tadatomo, H. Okagawa, H. Kudo, Appl. Phys. Lett. 83, 4906 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  40. I. Schnitzer, E. Yablonovitch, C. Caneau, T.J. Gmitter, A. Scherer, Appl. Phys. Lett. 63, 2174 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. E.F. Shubert, Light Emitting Diodes, 2nd edn. (Cambridge University Press, Cambridge, 2006)

    Book  Google Scholar 

  42. R. Windisch, P. Heremans, A. Knobloch, P. Kiesel, G.H. Döhler, B. Dutta, G. Borghs, Appl. Phys. Lett. 74, 2256 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. W.N. Carr, G.E. Pittman, Appl. Phys. Lett. 3, 173 (1963)

    Article  ADS  Google Scholar 

  44. M.R. Krames, M.O. Holcomb, G.E. Höfler, C.C. Coman, E.I. Chen, I.H. Tan, P. Grillot, N.F. Gardner, H.C. Chui, J.W. Huang, S.A. Stockman, F.A. Kish, M.G. Craford, T.S. Tan, C.P. Kocot, M. Hueschen, J. Posselt, B. Loh, G. Sasser, D. Collins, Appl. Phys. Lett. 75, 2365 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. K. Tadatomo, H. Okagawa, Y. Ohuchi, T. Tsunekawa, T. Jyouichi, Y. Imada, M. Kato, H. Kudo, T. Taguchi, Phys. Status Solidi A 188, 121 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. H. Kudo, Y. Ohuchi, T. Jyouichi, T. Tsunekawa, H. Okagawa, K. Tadatomo, Y. Sudo, M. Kato, T. Taguchi, Phys. Status Solidi A 200, 95 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. K. Tadatomo, H. Okagawa, Y. Ohuchi, T. Tsunekawa, H. Kudo, Y. Sudo, M. Kato, T. Taguchi, J. Light Vis. Environ. 27, 10 (2003)

    Article  Google Scholar 

  48. M. Yamada, T. Mitani, Y. Narukawa, S. Shioji, I. Niki, S. Sonobe, K. Deguchi, M. Sano, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L1431 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. Y.J. Lee, T.C. Hsu, H.C. Kuo, S.C. Wang, Y.L. Yang, S.N. Yen, Y.T. Chu, Y.J. Shen, M.H. Hsieh, M.J. Jou, B.J. Lee, Mater. Sci. Eng. B 122, 184 (2005)

    Article  Google Scholar 

  50. J.H. Cheng, Y.C.S. Wu, W.C. Liao, B.W. Lin, Appl. Phys. Lett. 96, 051109 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. S.M. Jeong, S. Kissinger, Y.H. Ra, S.H. Yun, D.W. Kim, S.J. Lee, H.K. Ahn, J.S. Kim, C.R. Lee, Jpn. J. Appl. Phys. 49, 04DH02 (2010)

    Article  Google Scholar 

  52. Y.J. Chen, C.H. Kuo, C.J. Tun, S.C. Hsu, Y.J. Cheng, C.Y. Liu, Jpn. J. Appl. Phys. 49, 020201 (2010)

    Article  Google Scholar 

  53. H. Gao, F. Yan, Y. Zhang, J. Li, Y. Zeng, G. Wang, J. Appl. Phys. 103, 014314 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. H. Gao, F. Yan, Y. Zhang, J. Li, Y. Zeng, G. Wang, Solid-State Electron. 52, 962 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. S.J. Chang, Y.C. Lin, Y.K. Su, C.S. Chang, T.C. Wen, S.C. Shei, J.C. Ke, C.W. Kuo, S.C. Chen, C.H. Liu, Solid-State Electron. 47, 1539 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  56. W.K. Wang, D.S. Wuu, W.C. Shih, J.S. Fang, C.E. Lee, W.Y. Lin, P. Han, R.H. Horng, T.C. Hsu, T.C. Huo, M.J. Jou, A. Lin, Y.H. Yu, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 2512 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  57. K. Hoshino, T. Murata, M. Araki, K. Tadatomo, Phys. Status Solidi C 5, 3060 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. J.B. Kim, S.M. Kim, Y.W. Kim, S.K. Kang, S.R. Jeon, N. Hwang, Y.J. Choi, C.S. Chung, Jpn. J. Appl. Phys. 49, 042102 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. K. Orita, S. Tamura, T. Takizawa, T. Ueda, M. Yuri, S. Takigawa, D. Ueda, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 5809 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  60. A. David, T. Fujii, R. Sharma, K. McGroddy, S. Nakamura, S.P. DenBaars, E.L. Hu, C. Weisbuch, H. Benisty, Appl. Phys. Lett. 88, 061124 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  61. A. David, T. Fujii, B. Moran, S. Nakamura, S.P. DenBaars, C. Weisbuch, H. Benisty, Appl. Phys. Lett. 88, 133514 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. J. Lee, S. Ahn, S. Kim, D.U. Kim, H. Jeon, S.J. Lee, J.H. Baek, Curr. Appl. Phys. 9, 633 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  63. C.C. Kao, Y.K. Su, C.L. Lin, J.J. Chen, Appl. Phys. Lett. 97, 023111 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  64. Y. Li, S. You, M. Zhu, L. Zhao, W. Hou, T. Detchprom, Y. Taniguchi, N. Tamura, S. Tanaka, C. Wetzel, Appl. Phys. Lett. 98, 151102 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. Y.K. Su, J.J. Chen, C.L. Lin, S.M. Chen, W.L. Li, C.C. Kao, Jpn. J. Appl. Phys. 47, 6706 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  66. C.H. Chan, C.H. Hou, S.Z. Tseng, T.J. Chen, H.T. Chien, F.L. Hsiao, C.C. Lee, Y.L. Tsai, C.C. Chen, Appl. Phys. Lett. 95, 011110 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. J. Lee, S. Ahn, S. Kim, D.U. Kim, H. Jeon, S.J. Lee, J.H. Baek, Appl. Phys. Lett. 94, 101105 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. M. Funato, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Nakamura, T. Kosugi, M. Takahashi, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L659 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. A. David, M.J. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 96, 103504 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  70. K.S. Kim, J.H. Kim, Y.M. Park, S.J. Jung, Y.J. Park, S.N. Cho, Appl. Phys. Lett. 97, 031113 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  71. C.H. Chiu, D.W. Lin, C.C. Lin, Z.Y. Li, W.T. Chang, H.W. Hsu, H.C. Kuo, T.C. Lu, S.C. Wang, W.T. Liao, T. Tanikawa, Y. Honda, M. Yamaguchi, N. Sawaki, Appl. Phys. Express 4, 012105 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. S.C. Ling, T.C. Lu, S.P. Chang, J.R. Chen, H.C. Kuo, S.C. Wang, Appl. Phys. Lett. 96, 231101 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  73. Y. Zhao, S. Tanaka, C. Pan, K. Fujito, D. Feezell, J.S. Speck, S.P. DenBaars, S. Nakamura, Appl. Phys. Express 4, 082104 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. K. Motoki, T. Okahisa, R. Hirota, S. Nakahata, K. Uematsu, N. Matsumoto, J. Cryst. Growth 305, 377 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  75. F. Kawamura, M. Tanpo, N. Miyoshi, M. Imade, M. Yoshimura, Y. Mori, Y. Kitaoka, T. Sasaki, J. Cryst. Growth 311, 3019 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. R. Dwilinski, R. Doradzinski, J. Garczynski, L.P. Sierzputowski, A. Puchalski, Y. Kanbara, K. Yagi, H. Minakuchi, H. Hayashi, J. Cryst. Growth 310, 3911 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  77. R. Dwilinski, R. Doradzinski, J. Garczynski, L.P. Sierzputowski, M. Zajac, M. Rudzinski, J. Cryst. Growth 311, 3058 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  78. Y. Honda, N. Kameshiro, M. Yamaguchi, N. Sawaki, J. Cryst. Growth 242, 82 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  79. T. Tanikawa, D. Rudlph, T. Hikosaka, Y. Honda, M. Yamaguchi, N. Sawaki, J. Cryst. Growth 310, 4999 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  80. N. Okada, Y. Kawashima, K. Tadatomo, Appl. Phys. Express 1, 111101 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  81. N. Okada, H. Kurisu, K. Tadatomo, Appl. Phys. Express 2, 091001 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  82. N. Okada, K. Tadatomo, Semicond. Sci. Technol. 27, 024003 (2012)

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. S. Schwaiger, I. Argut, T. Wunderer, R. Rösch, F. Lipski, J. Biskupek, U. Kaiser, F. Scholz, Appl. Phys. Lett. 96, 231905 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  84. P. de Mierry, N. Kriouche, M. Nemoz, S. Chenot, G. Nataf, Appl. Phys. Lett. 96, 231918 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  85. S. Schwaiger, S. Metzner, T. Wunderer, I. Argut, J. Thalmair, F. Lipski, M. Wieneke, J. Blasing, F. Bertram, J. Zweck, A. Krost, J. Christen, F. Scholz, Phys. Status Solidi B 248, 588 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  86. K. Okuno, Y. Saito, S. Boyama, N. Nakada, S. Nitta, R.G. Tohmon, Y. Ushida, N. Shibata, Appl. Phys. Express 2, 031002 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  87. M. Takami, A. Kurisu, Y. Abe, N. Okada, K. Tadatomo, Phys. Status Solidi C 8, 2101 (2011)

    Article  Google Scholar 

  88. N. Okada, H. Oshita, K. Yamane, K. Tadatomo, Appl. Phys. Lett. 99, 242103 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Graduate School of Science and Engineering, Yamaguchi University, 2-16-1 Tokiwadai, Ube, Yamaguchi, 755-8611, Japan

    Kazuyuki Tadatomo

Authors
  1. Kazuyuki Tadatomo
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Kazuyuki Tadatomo .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Materials Science & Engineering, Korea University, Anam-dong, Seongbuk-gu, Seoul, 136-713, Korea, Republic of (South Korea)

    Tae-Yeon Seong

  2. Electrical Engineering, Yale University, Prospect Street 15, New Haven, 06520, Connecticut, USA

    Jung Han

  3. Electrical Engineering & Comp. Science, Nagoya University, C3-1 Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, 464-8603, Aichi, Japan

    Hiroshi Amano

  4. Electrical and Computer Engineering, Virginia Commonwealth University, W Main St 601, Richmond, 23284-3072, Virginia, USA

    Hadis Morkoc

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht

About this chapter

Cite this chapter

Tadatomo, K. (2013). Epitaxy Part B. Epitaxial Growth of GaN on Patterned Sapphire Substrates. In: Seong, TY., Han, J., Amano, H., Morkoc, H. (eds) III-Nitride Based Light Emitting Diodes and Applications. Topics in Applied Physics, vol 126. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-007-5863-6_4

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation