光电化学湿蚀刻

湿法化学蚀刻的光增强已被证明是制造和分析第三族氮化物材料的有用工具。 通常半导体的光增强湿法蚀刻取决于照射源的波长和强度、电解质的性质以及半导体的掺杂和带隙。在III族氮化物材料的情况下，材料的高密度螺纹位错也对蚀刻过程的蚀刻速率和形态产生重要影响。当选择性蚀刻较低带隙的铟镓氮时，这种蚀刻停止层包括氮化镓。

实验

由金属有机化学气相沉积形成的~MOCVD，生长在(11 02)r面蓝宝石衬底上，产生平面(112±0)a-GaN薄膜和~2。通过横向外延过度生长产生了基本上低位错密度的材料。GaN的非极性a面沿生长方向，极性Ga面和N面暴露。这些衬底允许我们确定位错依赖蚀刻的蚀刻速率和形态低缺陷密度对高缺陷密度。和晶体学相关刻蚀镓面vs N面GaN，在相同的蚀刻条件下进行。

图1

图2

图3

讨论

为了进一步了解光照对氮化镓极性依赖性和位错依赖性蚀刻的作用，我们还在没有光照的氢氧化钾中对这种材料进行了简单的蚀刻。2.2 M氢氧化钾中无光照24小时后的蚀刻。由于没有施加照明，位错不会通过捕获光生空穴而影响蚀刻过程。因此低错位区域之间没有显著差异翼。而且高位错位开窗-观察区域。在此腐蚀条件下，镓翼顶部和镓面没有观察到明显的腐蚀。至于没有照明的N面氮化镓，蚀刻仍然会发生，但蚀刻速率比有照明时低两个数量级以上。

总结

通过横向外延过度生长形成的非极性a面氮化镓的光电化学湿法刻蚀。与低位错“翼”区域相比，高位错“窗口”区域中的不同蚀刻行为清楚地显示了穿透位错对蚀刻速率和蚀刻形态的影响。对低位错密度材料中N面的晶体蚀刻的观察提供了一种表面纹理化的直接方法，这对于诸如氮化镓基发光二极管中的增强光提取等应用可能是重要的。