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構和光學性能。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致光傳輸的減少。研究表明，氮化鎵的結構和光學性能可能受到孔隙率的影響。
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實驗結果和討論

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果，如圖所示。表面形態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，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分鐘的樣品中發生了應力松弛，在這兩個樣品中可以發現高密度的孔隙。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，雖然在山谷中發現了孔隙；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，被發現是相似的（相互重疊）。傳輸的逐漸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，沒有發現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現。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構和光學性能。