Изготовление пластины

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 22434 (2022) Цитировать эту статью

780 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В этой статье мы сообщили о нанопористых (NP) пластинчатых распределенных брэгговских отражателях (DBR) на основе AlGaN на основе глубокого ультрафиолета (DUV) с отражательной способностью 95% на длине волны 280 нм с использованием эпитаксиальной периодической укладки n-Al0,62Ga0,38N/u- Структуры Al0.62Ga0.38N, выращенные на темплатах AlN/сапфир методом химического осаждения из паровой фазы металлорганических соединений (MOCVD). РБР были изготовлены простым одностадийным селективным мокрым травлением в нагретом водном растворе КОН. Для изучения влияния температуры электролита КОН на образование нанопор подсчитывали количество заряда, израсходованного в процессе травления, а также характеризовали морфологию поверхности и поперечного сечения РБР методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и атомно-силовой микроскопии ( АФМ). По мере повышения температуры электролита нанопоры становились больше, а количество заряда уменьшалось, что показало, что процесс травления представляет собой комбинацию электрохимического и химического травления. Треугольные нанопоры и шестиугольные ямки еще раз подтвердили процессы химического травления. Наша работа продемонстрировала простое влажное травление для изготовления высокоотражающих DBR, которые могут быть полезны для DUV-устройств на основе AlGaN с микрополыми структурами.

Лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором глубокого ультрафиолета (DUV) на основе AlGaN, светодиоды и детекторы с резонансной полостью имеют широкие потенциальные применения в стерилизации, связи, хранении данных, биохимическом обнаружении. Нитридные распределенные брэгговские отражатели (РБР) с высокой отражательной способностью, состоящие из чередующихся слоев с высоким и низким показателем преломления, являются важным требованием для работы этих устройств с микрорезонаторными структурами1. В течение последних десятилетий лишь несколько групп сообщили о получении нитридных DBR глубокого ультрафиолета (DUV), в основном AlN/AlGaN и AlInN/AlGaN2,3,4,5,6,7,8. К сожалению, они демонстрировали недостаточную отражательную способность из-за низкого контраста показателей преломления или ограниченное качество кристаллов из-за большого несоответствия решетки и температуры.

В последние годы электрохимическое травление (ECE) стало возможным методом получения нитридных DBR, которые состоят из периодически наложенных друг на друга n-легированных AlGaN и нелегированных AlGaN9,10. Поскольку n-легированный AlGaN избирательно травится в пористой морфологии, между n-легированными и нелегированными слоями образуется большой контраст показателей преломления, а одинаковое содержание Al позволяет избежать решеточного и термического несоответствия11. В настоящее время латеральное ЭЭК и вертикально-латеральное ЭЭК являются двумя основными методами получения нанопористых (NP)-DBR12,13. С помощью этих двух методов широко сообщалось о NP-DBR на основе GaN в синей и ближней ультрафиолетовой областях спектра14,15,16,17. Были созданы NP-DBR с высокой отражательной способностью (> 95%), которые были успешно использованы в светодиодах, детекторах, VCSEL и других устройствах, что продемонстрировало жизнеспособность NP-DBR10,18,19,20. Однако для того, чтобы латеральный ECE обнажил боковые стенки, необходимы сложные процессы, такие как фотолитография и травление с индуктивно-связанной плазмой (ICP). Более того, малая площадь РБР ограничивает их применимость для практических оптоэлектронных устройств в больших масштабах. По сравнению с латеральным ECE, вертикально-латеральный ECE использует простое одноэтапное селективное травление и может подготовить DBR в масштабе пластины1,19,20,21. Однако сообщалось о небольшом количестве исследований DUV NP-DBR, изготовленных вертикально-латеральным способом. Для удовлетворения насущных потребностей в микрополых структурах для устройств DUV необходимо разработать крупномасштабные DUV NP-DBR с высокой отражательной способностью.

В этой работе мы изготовили пластинчатые DUV NP-DBR с высоким коэффициентом отражения (> 95%) с помощью простого одностадийного вертикально-латерального ЭХЭ в нагретом водном растворе КОН. Детально исследовано влияние температуры электролита на пористость слоя n-AlGaN и выяснены механизмы образования нанопор при синергическом воздействии ЭХЭ и химического травления (ХЭ).