混合酸溶液和熔融KOH中蚀刻的GaN薄膜

本文介绍了我们华林科纳采用混合酸溶液(H3PO4 : H2SO4 = 1 : 3)和熔融KOH作为湿法腐蚀介质，盐酸作为阳极腐蚀介质，用扫描电镜和透射电镜分别观察了蚀坑和T-Ds。

图1显示了在熔融KOH中蚀刻的GaN膜的平面SEM图像。如图1中清楚示出的，蚀刻坑都具有相似的对比度，并且都是发育良好的六边形，具有平边缘和尺寸从0.2pm到1 μm的不同尺寸的面，这意味着蚀坑的来源是相同的，最大坑B都是孤立的中等坑和的0，下午7点和1点，可以清楚地看到过蚀刻区域中的不同凹坑，这说明蚀坑不是均匀分布的，蚀坑密度是可靠的，图1( b)显示了放大倍数更高的更清晰的SEM显微照片，通过图1(a ), EPD可以估计为4 X 107/cnr，图2显示了在混合酸溶液中蚀刻的GaN膜的平面图SEM图像，蚀坑也不是均匀分布的，它们的尺寸从0，下午1点到0点，5pm具有不同的对比度，从图2估计的EPD约为5X 108/cm-1，比图1中的EPD大一个数量级，这表明图2中的蚀坑来源比图1中的多。

图3显示了g= 1 100的GaN膜的横截面TEM显微照片。(0001)蓝宝石上的GaN模板由厚蓝宝石层(A区)、50nm GaN缓冲层(B区)、1.3㎝m未掺杂GaN外延层(C区)和2。7〃m掺硅n-GaN外延层er(D区)，它在缓冲层中是高度有缺陷的，并且TDs清楚地出现在缓冲层和GaN外延层之间的界面附近，由于T Ds和GaN膜1101自由表面之间的镜像力，TDs线几乎垂直于GaN膜表面，插图是GaN外延层的选区电子衍射(SAED)图，给出了g矢量1 H|的方向，基于对比度-不可见性准则1 l-1，即纯螺旋位错的gb0，纯刃位错的gb0和g(Z > X L)= 0，这里g、b和L分别代表衍射光束的矢量、Burgers矢量和位错线，在(0001)蓝宝石衬底上生长的GaN外延膜中，对于纯螺位错，b平行于0001 ),对于纯刃位错，b平行于1/3 11 20 >,而对于任何T Ds1131，L平行于0001 ),因此我们可以得出结论，在TEM中，对于纯螺位错，g垂直于001 >,而对于纯刃T Ds，g平行于0001>，所以在图3中，可以观察到纯刃位错和混合TDs ( b = 1/3 f 123))，但是它们不能被区分，假设T Ds各向异性分布，我们可以得到TDs密度约为1.837×109/cm

用湿法和蒸汽腐蚀方法，扫描电镜和透射电镜研究了GaN薄膜中腐蚀坑的密度和特征。HCl气相蚀刻可以显示纯螺杆、纯边缘和混合TDs，而用熔融KOH湿法蚀刻只能显示纯螺杆TDs，用混合酸溶液蚀刻可以显示纯螺杆和混合TDs。

　　审核编辑：汤梓红