金属辅助光化学化学刻蚀氮化镓（GaN）纳米线的合成、光学性质及残余应变效应*
1. 概述
本工作报道了以Pt为催化剂，通过金属辅助光化学化学蚀刻方法制备的GaN纳米线（GaN NWs）的研究，发现蚀刻时间极大地影响GaN纳米线的生长。纳米线的密度和长度随着蚀刻时间的延长而增加，并观察到良好的衬底覆盖率。平均纳米线宽度和长度分别约为35nm和10mm。透射电子显微镜（TEM）显示出单晶纤锌矿结构，并通过X射线测量得到证实。介绍了金属辅助光化学化学蚀刻法合成GaN纳米颗粒的机理。GaN纳米线的光致发光（PL）测量显示，与生长时的样品相比，与压缩应力的弛豫相关的PL峰红移。此外，对于蚀刻较长时间的样品，E2峰值在拉曼光谱中向较低频率的偏移证实了这种应力弛豫。基于拉曼测量，压缩应力σxx和残余应变εxx分别为0.23GPa和2.6×10-4。GaN纳米线合成可以用于制造功率光电子器件和气体传感器。
2. 样品制备
采用来自我司的c轴（0001）蓝宝石衬底上生长的非故意掺杂n型GaN膜进行研究，其电阻率低于0.05Ω·cm，GaN膜的厚度约为30μm，膜的载流子浓度为3.4×1017 cm-3。
通过在丙酮中超声处理来清洁GaN样品，然后在每个溶液中用2-丙醇超声处理5分钟。随后将样品在65℃的HNO3中浸泡15分钟。然后将样品放置在去离子水和甲醇中漂洗。使用溅射系统在GaN样品上沉积两个相隔几毫米的10nm厚的Pt窄带。样品在H2O2-：HF:CH3OH（2:1:2）溶液在紫外线照射下进行蚀刻（刻蚀时间不同，分别为90、180、240和300分钟）。化学蚀刻后，将样品从溶液中取出，并用去离子水冲洗。
使用TitanG2 80-300 TEM，使用在5keV束能下操作的Magellan 400 FEG扫描电子显微镜（SEM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）来分析晶体结构。在Bruker系统（D8-Avance）上进行X射线测量。使用Jobin-Yvon LabRAM HR 800 UV系统在室温和低温下进行PL测量。使用FLS920荧光光谱仪以弧光灯作为激发源（激发波长为325nm）测量PL衰减。发射325nm的He-Cd激光器和发射532nm的二极管泵浦固态（DPSS）激光器分别用作PL和拉曼测量的激发源。两次测量的入射激光功率均设置为20mW。
3. 结论
研究了金属辅助光化学化学蚀刻技术在不同蚀刻时间下制备纳米尺寸的GaN纳米线。随着蚀刻时间的延长，在表面上观察到GaN 纳米线。介绍了与GaN纳米晶体合成有关的刻蚀机理和能带图。PL测量表明，GaN 纳米线样品的峰值位置由于应变弛豫而发生红移。使用拉曼测量确定了其压缩应力和残余应变分别为0.23GPa和2.6×10-4。
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