摘要

本文報道了鉑輔助化學化學蝕刻制備的多孔氮化鎵的結(jié)構(gòu)和光學性能。掃描電鏡圖像顯示，孔隙的密度隨著蝕刻時間的增加而增加，而蝕刻時間對孔隙的大小和形狀沒有顯著影響。原子力顯微鏡測量結(jié)果表明，表面粗糙度隨著蝕刻時間的延長而增加；然而，由于蝕刻時間較長，表面粗糙度的增加變得不顯著。拉曼光譜結(jié)果表明，在一些多孔樣品中，沒有兩種禁止模式，即A1(TO)和E1(TO)。光傳輸測量表明，孔隙密度的增加會導(dǎo)致光傳輸?shù)臏p少。研究表明，氮化鎵的結(jié)構(gòu)和光學性能可能受到孔隙率的影響。
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實驗結(jié)果和討論

圖1顯示了不同蝕刻時間下多孔氮化鎵樣品的AFM測量結(jié)果。15、30、60和90min樣品的均方根(RMS)表面粗糙度分別為5.7、7.1、15.8、30.8和32.9nm。從AFM測量中，我們注意到樣品的均質(zhì)根時間隨著蝕刻時間的延長而增加。RMS的增加與從15min到60min的蝕刻時間成正比，但在60min，即90min后，RMS的進一步增加不顯著。掃描電鏡圖像可以進一步支持這些觀察結(jié)果，如圖所示。表面形態(tài)隨蝕刻時間逐漸改變，15分鐘的蝕刻樣品，無孔隙形成脊和谷，30分鐘的蝕刻會加深蝕刻區(qū)，隨著孔隙密度的增加進一步增加，但蝕刻時間為90min，蝕刻過程似乎達到飽和階段，SEM和AFM測量顯示，孔隙密度和表面粗糙度變化不大。

圖1.在不同時間下蝕刻的多孔氮化鎵樣品的AFM顯微圖顯示了不同的表面形貌。(a) 15 min，(b)30min，(c)60min和(d）90min
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圖2顯示了拉曼光譜。在多孔樣品中，60分鐘和90分鐘的E2峰樣品相對于生長樣品的頻率略有變化，這表明在60分鐘和90分鐘的樣品中發(fā)生了應(yīng)力松弛，在這兩個樣品中可以發(fā)現(xiàn)高密度的孔隙。另一方面，在多孔15和30分鐘樣品中，E2峰沒有變化，這可能是由于15分鐘樣品中沒有孔隙形成，而在30分鐘樣品中，雖然在山谷中發(fā)現(xiàn)了孔隙；但與60和90分鐘樣品相比，孔隙密度相對較低。
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圖2.不同樣品在不同持續(xù)時間下蝕刻的拉曼光譜
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圖3顯示了樣品的光學透射光譜，可以注意到，對于較高的波長(λN370nm)，隨著蝕刻時間的延長，氮化鎵樣品的透射（%）逐漸減少。圖3中60和90分鐘蝕刻樣品的曲線，被發(fā)現(xiàn)是相似的（相互重疊）。傳輸?shù)闹饾u減少可能歸因于化學處理的氮化鎵樣品的孔隙密度的變化。顯然，隨著孔隙密度的增加，光子透射率越低。在圖3中觀察到生長和15分鐘樣品的傳輸曲線急劇下降。然而，在高孔隙密度的多孔樣品(60min和90min)中，沒有發(fā)現(xiàn)這種急劇的下降曲線。對于所有的樣品，傳輸開始從373nm下降，并在大約363.0到364.5nm處接近零傳輸。對于生長的樣品，與其他樣品相比，攔截點具有較低的波長。

圖3.樣品的光學透射光譜，插圖顯示了擴大
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結(jié)論

總之，各種工具已被用于表征多孔氮化鎵樣品。掃描電鏡圖像顯示，孔隙的密度隨著蝕刻時間的增加而增加，但蝕刻時間對孔隙的大小和形狀沒有顯著影響。AFM測量結(jié)果表明，表面粗糙度隨著蝕刻時間的增加而增加；然而，長時間蝕刻時間的RMS沒有顯著增加。拉曼光譜顯示，e2向低頻率的變化僅在孔隙密度高的樣品中發(fā)現(xiàn)。另一方面，在一些多孔樣品中，在生長樣品中沒有兩種禁止的E1（TO)和A1(TO)模式。OT測量結(jié)果顯示，光透射量隨光量的增加而逐漸減少孔密度。研究表明，氮化鎵薄膜的孔隙率會影響材料的結(jié)構(gòu)和光學性能。