相反侧)和背 面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面)实施了平滑化的氮化镓自立基板。氮化镓自立基板 的表面和背面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
[0273] 通过与例1的（3)相同的方法测定体积电阻率时，体积电阻率为1Χ10-2Ω · cm。另 外，使用与例1的（3)相同的方法测定在氮化镓自立基板的表面和背面的GaN单晶粒子的截 面平均直径，结果，表面的截面平均直径为大约50μπι，背面的截面平均直径为大约18μπι。由 此，表面的截面平均直径大于背面的截面平均直径，基板表面的截面平均直径D T与基板背 面的截面平均直径Db之比Dt/Db大约为2.8。另外，按GaN结晶的厚度与表面的截面平均直径 之比算出的GaN单晶粒子的纵横尺寸比大约为1.0。
[0274] (3)使用掺杂Ge的氮化镓自立基板制作发光元件
[0275] 与例1的（4a)同样地在氮化镓自立基板上制作发光功能层，测定单晶粒子在最外 表面的截面平均直径时，截面平均直径为大约50μπι。另外，与例1的（4b)同样地制作纵型的 发光元件，结果，通过阴极电极和阳极电极间的I 一 V测定确认有整流性，通过正向通电确认 发出波长450nm的光。
[0276] 为了参考，对与上述（1)和(2)同样地制作的氮化镓自立基板的表面侧进行磨削， 准备厚度20μπι的自立基板。此时单晶粒子在最外表面的截面平均直径为大约35μπι，基板表 面的截面平均直径D T与基板背面的截面平均直径Db之比Dt/Db为1.9,纵横尺寸比为大约 0.6。在该自立取向GaN结晶上制作与上述相同的发光功能层，制成纵型的发光元件后，正向 流过电流时，确认有整流性、发出波长450nm的光，发光亮度也一定程度提高，但与上述元件 相比，发光亮度降低。
[0277] ^5
[0278] (l)c面取向氧化铝烧结体的制作
[0279]作为原料，准备板状氧化铝粉末(KINSEI MATEC株式会社制、等级02025)、微细氧 化铝粉末(大明化学工业株式会社制、等级TM-DAR)、和氧化镁粉末(宇部MATERIALS株式会 社、等级500A)，混合板状氧化铝粉末5重量份、微细氧化铝粉末95重量份、氧化镁粉末0.025 重量份，得到氧化铝原料。接下来，相对于氧化铝原料100重量份，混合粘合剂(聚乙烯醇缩 丁醛:型号BM-2、积水化学工业株式会社制)8重量份、增塑剂(D0P:邻苯二甲酸二(2-乙基 己基)酯、黑金化成株式会社制)4重量份、分散剂(RHE0D0L SP - 030、花王株式会社制）2重 量份、分散介质（二甲苯和1 一丁醇按重量比1:1混合而得）。分散介质的量调整成浆料粘度 达到20000cP。将如上所述地制备的浆料用刮刀法在PET膜上成型为片材状，干燥后的厚度 达到100μπι。将得到的带切断成口径50.8mm(2英寸）的圆形后，层叠30张，载置在厚度10mm的 A1板上，然后，进行真空包装。将该真空包装在85°C的温水中、以100kgf/cm2的压力进行静 水压加压，得到圆盘状的成型体。
[0280]将得到的成型体配置在脱脂炉中，在600°C、10小时的条件下进行脱脂。使用石墨 制的模具，通过热压，在氮气中、1800°C下4小时、表面压力为200kgf/cm2的条件下，对得到 的脱脂体进行烧成。
[0281] 将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000,使板表面平坦。 接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到 口径50.8mm( 2英寸）、厚度1mm的取向氧化错烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μηι逐步减小至 〇.5μπι，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取 向度和板表面的平均粒径时，c面取向度为96%，平均粒径为大约20μπι。
[0282] (2)掺杂Ge的氮化镓自立基板的制作
[0283]与例1的（3a)同样地在取向氧化铝基板上层叠厚度3μπι的GaN膜，制作晶种基板。使 保持时间为30小时，除此之外，与例1的（3b)同样地在该晶种基板上形成掺杂Ge的GaN膜。得 到的试样在50.8mm(2英寸）的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大 约为0.3mm。没有确认到裂纹。
[0284] 使用#600和#2000的磨石，将这样得到的试样的掺杂Ge的氮化镓结晶的板表面(表 面)磨削至氮化镓结晶的厚度大约为180μπι，使其平坦后，通过使用金刚石研磨粒子的研磨 加工，将板表面平滑化。接下来，将试样切断，使与板表面垂直方向的面露出，使用CP研磨机 (日本电子株式会社制、ΙΒ - 09010CP)进行研磨后，通过电子背散射衍射装置(EBSD)(TSL Solutions制）实施氮化镓结晶的截面的取向成像(反极图）。图6中示出取向成像图（反极 图）。根据图6可知，氮化镓结晶在表面侧(取向氧化铝基板的相反侧）的粒径大于取向氧化 铝基板侧的粒径，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外， 可知存在随着厚膜化而粒径增大、生长至表面的粒子和没有生长至表面的粒子。这样的行 为原因尚未阐明，但认为可能是如图5所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式 进行的结果。因此，在构成氮化镓结晶的氮化镓粒子中，在表面侧露出的粒子没有夹隔晶界 地连通到背面，但也包括在背面侧露出的粒子中的一部分在中途停止生长的情况。
[0285] 接下来，通过使用磨石的磨削加工除去试样的取向氧化铝基板部，得到掺杂Ge的 氮化镓的单体。对该掺杂Ge的氮化镓结晶的背面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面），使 用金刚石研磨粒子实施研磨加工，得到板表面(与取向氧化铝基板相接一侧的相反侧)和背 面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面)实施了平滑化的厚度约180μπι的氮化镓自立基板。 氮化镓自立基板的表面和背面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
[0286] 通过与例1的（3)相同的方法测定体积电阻率时，体积电阻率为1Χ10-2Ω · cm。另 外，使用与例1的（3)相同的方法测定在氮化镓自立基板的表面和背面的GaN单晶粒子的截 面平均直径，结果，表面的截面平均直径为大约150μπι，背面的截面平均直径为大约20μπι。由 此，表面的截面平均直径大于背面的截面平均直径，基板表面的截面平均直径D T与基板背 面的截面平均直径Db之比Dt/Db大约为7.5。另外，按GaN结晶的厚度与表面的截面平均直径 之比算出的GaN单晶粒子的纵横尺寸比大约为1.2。
[0287] (3)使用掺杂Ge的氮化镓自立基板制作发光元件
[0288] 与例1的（4a)同样地在氮化镓自立基板上制作发光功能层，测定单晶粒子在最外 表面的截面平均直径时，截面平均直径为大约150μπι。另外，与例1的(4b)同样地制作纵型的 发光元件，结果，通过阴极电极和阳极电极间的I 一 V测定确认有整流性，通过正向通电确认 发出波长450nm的光。
[0289] 为了参考，对与上述（1)和(2)同样地制作的氮化镓自立基板的表面侧进行磨削， 准备厚度50μπι的自立基板和厚度20μπι的自立基板。单晶粒子在厚度50μπι的基板最外表面的 截面平均直径为大约63μπι，基板表面的截面平均直径D T与基板背面的截面平均直径Db之比 Dt/Db为3.2，纵横尺寸比为大约0.8。在该自立取向GaN结晶上制作与上述相同的发光功能 层，制成纵型的发光元件后，正向流过电流时，确认有整流性、发出波长450nm的光，发光亮 度也一定程度提高，但与上述元件相比，发光亮度降低。单晶粒子在厚度20μπι的自立基板最 外表面的截面平均直径为大约39μπι，基板表面的截面平均直径D T与基板背面的截面平均直 径Db之比Dt/Db为2.0，纵横尺寸比为大约0.5。在该自立取向GaN结晶上制作与上述相同的发 光功能层，制成纵型的发光元件后，正向流过电流时，确认有整流性、发出波长450nm的光， 发光亮度也一定程度提高，但与上述2个元件相比，发光亮度进一步降低。
[0290] 迹
[0291 ] (1)掺杂Ge的氮化镓自立基板的制作
[0292]与例5同样地制作c面取向氧化铝基板，层叠厚度3μπι的GaN膜，制作晶种基板。使保 持时间为40小时，除此之外，与例1的（3b)同样地在该晶种基板上形成掺杂Ge的GaN膜。得到 的试样在50.8mm(2英寸）的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大约 为0.4mm。没有确认到裂纹。
[0293] 使用#600和#2000的磨石，将这样得到的试样的掺杂Ge的氮化镓结晶的板表面(表 面)磨削至氮化镓结晶的厚度大约为260μπι，使其平坦后，通过使用金刚石研磨粒子的研磨 加工，将板表面平滑化。接下来，使用与例4及例5相同的方法，实施氮化镓结晶的截面的取 向成像(反极图）时，氮化镓结晶在表面侧(取向氧化铝基板的相反侧)的粒径大于取向氧化 铝基板侧的粒径，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外， 可知存在随着厚膜化而粒径增大、生长至表面的粒子和没有生长至表面的粒子。这样的行 为原因尚未阐明，但认为可能是如图5所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式 进行的结果。因此，在构成氮化镓结晶的氮化镓粒子中，在表面侧露出的粒子没有夹隔晶界 地连通到背面，但也包括在背面侧露出的粒子中的一部分在中途停止生长的情况。
[0294] 接下来，通过使用磨石的磨削加工除去试样的取向氧化铝基板部，得到掺杂Ge的 氮化镓的单体。对该掺杂Ge的氮化镓结晶的背面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面），使 用金刚石研磨粒子实施研磨加工，得到板表面(与取向氧化铝基板相接一侧的相反侧)和背 面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面)实施了平滑化的厚度约260μπι的氮化镓自立基板。 氮化镓自立基板的表面和背面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
[0295] 通过与例1的（3)相同的方法测定体积电阻率时，体积电阻率为1Χ10-2Ω · cm。另 外，使用与例1的（3)相同的方法测定在氮化镓自立基板的表面和背面的GaN单晶粒子的截 面平均直径，结果，表面的截面平均直径为大约220μπι，背面的截面平均直径为大约20μπι。由 此，表面的截面平均直径大于背面的截面平均直径，基板表面的截面平均直径D T与基板背 面的截面平均直径Db之比Dt/Db大约为11.0。另外，按GaN结晶的厚度与表面的截面平均直径 之比算出的GaN单晶粒子的纵横尺寸比大约为1.2。
[0296] (2)使用掺杂Ge的氮化镓自立基板制作发光元件
[0297] 与例1的（4a)同样地在氮化镓自立基板上制作发光功能层，测定单晶粒子在最外 表面的截面平均直径时，截面平均直径为大约220μπι。另外，与例1的(4b)同样地制作纵型的 发光元件，结果，通过阴极电极和阳极电极间的I 一 V测定确认有整流性，通过正向通电确认 发出波长450nm的光。可知发光亮度在一定程度提高，但比例5的元件低。
[0298] 逾
[0299] (l)c面取向氧化铝烧结体的制作
[0300] 使热压时的烧成温度为1750Γ，除此之外，与例5同样地制作C面取向氧化铝基板。 将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000,使板表面平坦。接下来， 通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到口径 50.8mm(2英寸）、厚度1mm的取向氧化错烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μηι逐步减小至0.5μηι， 提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取向度和 板表面的平均粒径时，c面取向度为96%，平均粒径为14μπι。
[0301] (2)掺杂Ge的氮化镓自立基板的制作
[0302]与例1的（3a)同样地在取向氧化铝基板上层叠厚度3μπι的GaN膜，制作晶种基板。使 保持时间为30小时，除此之外，与例1的（3b)同样地在该晶种基板上形成掺杂Ge的GaN膜。得 到的试样在50.8mm(2英寸）的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大 约为0.3mm。没有确认到裂纹。
[0303]使用#600和#2000的磨石，将这样得到的试样的掺杂Ge的氮化镓结晶的板表面(表 面)磨削至氮化镓结晶的厚度大约为90μπι，使其平坦后，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加 工，将板表面平滑化。接下来，使用与例4~例6相同的方法，实施氮化镓结晶的截面的取向 成像(反极图）时，氮化镓结晶在表面侧(取向氧化铝基板的相反侧）的粒径大于取向氧化铝 基板侧的粒径，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外，可 知存在随着厚膜化而粒径增大、生长至表面的粒子和没有生长至表面的粒子。这样的行为 原因尚未阐明，但认为可能是如图5所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式进 行的结果。因此，在构成氮化镓结晶的氮化镓粒子中，在表面侧露出的粒子没有夹隔晶界地 连通到背面，但也包括在背面侧露出的粒子中的一部分在中途停止生长的情况。
[0304]接下来，通过使用磨石的磨削加工除去试样的取向氧化铝基板部，得到掺杂Ge的 氮化镓的单体。对该掺杂Ge的氮化镓结晶的背面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面），使 用金刚石研磨粒子实施研磨加工，得到板表面(与取向氧化铝基板相接一侧的相反侧)和背 面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面)实施了平滑化的厚度约90μπι的氮化镓自立基板(例 7 - 1)。氮化镓自立基板的表面和背面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
[0305] 另外，与上述同样地制作掺杂Ge的氮化镓结晶，使用#600和#2000的磨石对其板表 面(表面)进行磨削，分别制作氮化镓结晶的厚度为70、50、30和20μπι的试样，通过使用金刚 石研磨粒子进行研磨加工，将板表面平滑化。接下来，与上述同样地除去氧化铝基板部，通 过金刚石研磨粒子对掺杂Ge的氮化镓结晶的背面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面)实 施研磨加工，得到板表面(与取向氧化铝基板相接一侧的相反侧)和背面(与取向氧化铝基 板相接一侧的表面)实施了平滑化的、厚度分别为70、50、30和20μπι的氮化镓自立基板（例 7 - 2~例7 - 5)。各试样的表面和背面在加工后的平均粗糙度Ra均为0.2nm。
[0306] 通过与例1的（3)相同的方法测定各试样的体积电阻率时，体积电阻率均为1 X 10 ?Ω · cm。另外，使用与例1的⑶相同的方法测定在氮化镓自立基板的表面和背面的GaN单 晶粒子的截面平均直径，结果，氮化镓自立基板的厚度和表面的截面平均直径、背面的截面 平均直径、基板表面的截面平均直径D T与基板背面的截面平均直径Db之比Dt/Db、以及作为 GaN结晶的厚度与表面的截面平均直径之比算出的GaN单晶粒子的纵横尺寸比如表1所示。
[0307] 【表1】
[0308] 表 1
[0309]
[0310] (3)使用掺杂Ge的氮化镓自立基板制作发光元件
[0311] 与例1的（4a)同样地在氮化镓自立基板上制作发光功能层，测定单晶粒子在最外 表面的截面平均直径，结果示于表1。另外，与例1的(4b)同样地制作纵型的发光元件，结果， 通过阴极电极和阳极电极间的I 一 V测定确认任一试样均有整流性，通过正向通电确认发出 波长450nm的光。发光亮度均一定程度提高，但为例7 - 1>例7 - 2>例7 - 3>例7 - 4>例 7 - 5的关系。
[0312] 迹
[0313] (l)c面取向氧化铝烧结体的制作
[0314]作为原料，准备板状氧化错粉末(KINSEI MATEC株式会社制、等级02025)、微细氧 化铝粉末(大明化学工业株式会社制、等级TM-DAR)、氟化铝(关东化学制）、氧化镁粉末(宇 部MATERIALS株式会社、等级500A)，混合板状氧化铝粉末5重量份、微细氧化铝粉末95重量 份、氟化铝粉末0.05重量份、氧化镁粉末0.025重量份，得到氧化铝原料。接下来，相对于氧 化铝原料100重量份，混合粘合剂(聚乙烯醇缩丁醛:型号BM-2、积水化学工业株式会社制） 8重量份、增塑剂(D0P:邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯、黑金化成株式会社制)4重量份、分 散剂(RHEODOL SP - 030、花王株式会社制）2重量份、分散介质（二甲苯和1 一丁醇按重量比 1:1混合而得）。分散介质的量调整成浆料粘度达到20000cP。将如上所述地制备的浆料用刮 刀法在PET膜上成型为片材状，干燥后的厚度达到100μπι。将得到的带切断成口径50.8mm(2 英寸）的圆形后，层叠30张，载置在厚度10mm的A1板上，然后，进行真空包装。将该真空包装 在85°C的温水中、以lOOkgf/cm 2的压力进行静水压加压，得到圆盘状的成型体。
[0315]将得到的成型体配置在脱脂炉中，在600°C、10小时的条件下进行脱脂。使用石墨 制的模具，通过热压，在氮气中、1800°C下4小时、表面压力为200kgf/cm2的条件下，对得到 的脱脂体进行烧成。
[0316]将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000,使板表面平坦。 接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到 口径50.8mm( 2英寸）、厚度1mm的取向氧化错烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μηι逐步减小至 〇.5μπι，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取 向度和板表面的平均粒径时，c面取向度为92%，平均粒径为大约64μπι。
[0317] (2)掺杂Ge的氮化镓自立基板的制作
[0318] 与例1的（3a)同样地在取向氧化铝基板上层叠厚度3μπι的GaN膜，制作晶种基板。使 保持时间为30小时，除此之外，与例1的（3b)同样地在该晶种基板上形成掺杂Ge的GaN膜。得 到的试样在50.8mm(2英寸）的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大 约为0.3mm。没有确认到裂纹。
[0319] 使用#600和#2000的磨石，将这样得到的试样的掺杂Ge的氮化镓结晶的板表面(表 面)磨削至氮化镓结晶的厚度大约为90μπι，使其平坦后，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加 工，将板表面平滑化。接下来，使用与例4~例7相同的方法，实施氮化镓结晶的截面的取向 成像(反极图）时，氮化镓结晶在表面侧(取向氧化铝基板的相反侧）的粒径大于取向氧化铝 基板侧的粒径，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外，可 知存在随着厚膜化而粒径增大、生长至表面的粒子和没有生长至表面的粒子。这样的行为 原因尚未阐明，但认为可能是如图5所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式进 行的结果。因此，在构成氮化镓结晶的氮化镓粒子中，在表面侧露出的粒子没有夹隔晶界地 连通到背面，但也包括在背面侧露出的粒子中的一部分在中途停止生长的情况。
[0320] 接下来，通过使用磨石的磨削加工除去试样的取向氧化铝基板部，得到掺杂Ge的 氮化镓的单体。使用金刚石研磨粒子对该掺杂Ge的氮化镓结晶的背面(与取向氧化铝基板 相接一侧的表面)实施研磨加工，得到板表面与背面(与取向氧化铝基板相接一侧的表面） 实施了平滑化的厚度约90μπι的氮化镓自立基板。氮化镓自立基板的表面和背面在加工后的 平均粗糙度Ra为0 · 2nm。
[0321] 通过与例1的（3)相同的方法测定体积电阻率时，体积电阻率为1Χ10-2Ω · cm。另 外，使用与例1的（3)相同的方法测定在氮化镓自立基板的表面和背面的GaN单晶粒子的截 面平均直径，结果，表面的截面平均直径为大约80μπι，背面的截面平均直径为大约64μπι。由 此，表面的截面平均直径大于背面的截面平均直径，基板表面的截面平均直径D T与基板背 面的截面平均直径Db之比Dt/Db大约为1.3。另外，按GaN结晶的厚度与表面的截面平均直径 之比算出的GaN单晶粒子的纵横尺寸比大约为1.1。
[0322] (3)使用掺杂Ge的氮化镓自立基板制作发光元件
[0323] 与例1的（4a)同样地在氮化镓自立基板上制作发光功能层，测定单晶粒子在最外 表面的截面平均直径时，截面平均直径为大约80μπι。另外，与例1的（4