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摘要

? ? ? 本文用同步光電發(fā)射光譜法研究了無(wú)氧化物砷化鎵表面與酸性(鹽酸+2-丙醇)和堿性(氨水）溶液的相互作用。結(jié)果表明，兩種溶液主要處理表面鎵原子，分別形成弱可溶性氯化鎵和可溶性氫化鎵。因此，表面的Ga-As鍵斷裂，元素砷留在砷化鎵表面。此外，用鹽酸+2-丙醇溶液蝕刻時(shí)可以觀察到吸附的2-丙醇分子，但用氨水溶液蝕刻時(shí)沒有檢測(cè)到吸附的水分子。

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介紹

? ? ? 濕式化學(xué)蝕刻工藝在器件制造中已被廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體/電解質(zhì)界面上發(fā)生的過程是非常復(fù)雜的?；静襟E是吸附離子，打破半導(dǎo)體表面鍵，以及形成表面化合物，這些化合物可能溶于溶液或鈍化表面。GaAs(100)是研究最深入的半導(dǎo)體表面之一，因?yàn)樗陔娮訉W(xué)和光電子學(xué)應(yīng)用中的重要性。本研究顯示了用酸性(2-丙醇中的鹽酸)和堿性(NH3水溶液)溶液濕法蝕刻GaAs(100)表面的詳細(xì)研究結(jié)果。這些蝕刻程序已經(jīng)證明了它們?cè)谌コ烊谎趸飳臃矫娴母咝?/span>，尤其是用HCl在2-丙醇中的溶液蝕刻并隨后在不同溫度下退火后能夠獲得具有不同重構(gòu)的有序GaAs(100)表面。

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實(shí)驗(yàn)

? ? ? 本研究中使用的GaAs樣品從n型晶片中切割出來(lái)。清潔的砷化鎵表面是通過蝕刻和25%的天然氧化層制備的，隨后在UHV500°C退火，去退火溫度由位于樣品附近的熱電偶控制。在處理過程中，將干凈的砷化鎵表面被轉(zhuǎn)移回電化學(xué)室，將一些蝕刻溶液應(yīng)用于表面2min。考慮了兩種蝕刻溶液，以鹽酸和2-丙醇（1：10的混合物）作為酸性溶液。采用25%氨（氫氧化氨）水溶液作為堿性。

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結(jié)果

酸性溶液蝕刻GaAs表面

? ? ? 在清潔初始GaAs表面與2-丙醇溶液中的氯化氫接觸后，砷3d和鎵3d光譜都發(fā)生了很大的變化(圖2)，而它們的能量位置變化很小(小于0.1電子伏)。與此同時(shí)，強(qiáng)烈的氯2p發(fā)射出現(xiàn)。在用95電子伏激發(fā)能量測(cè)量的砷3d光譜中，分配給低結(jié)合能側(cè)的砷二聚體的成分消失了(圖2a)。同時(shí)，元素砷組分的強(qiáng)度顯著增加，并且還出現(xiàn)一種新的組分，其化學(xué)位移約為1.0電子伏。根據(jù)該過程的化學(xué)性質(zhì)，后一種成分可以與砷-氫鍵或砷-氯鍵結(jié)合。?

? ? ? ?在堿性溶液蝕刻GaAs(100)表面和表面污染的演變的結(jié)果 略

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總結(jié)

? ? ? ?本文通過同步輻射誘導(dǎo)的光發(fā)射，研究了無(wú)氧化物砷化鎵表面與酸性(鹽酸+2-丙醇)和堿性(氨水）溶液的相互作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與鹽酸+2-丙醇溶液接觸后，GaAs表面被各種氯化鎵和元素砷覆蓋。另一方面，在與水溶液圖6接觸后。在初始GaAs表面與氨水溶液接觸并進(jìn)行隨后的退火過程中，核心水平O1s(a)和C1s（b)的演化。氨溶液中，氨從表面去除，表面被元素砷和氫氧化砷覆蓋。這些結(jié)果表明，酸性和堿性溶液優(yōu)先攻擊鎵位點(diǎn)，分別形成弱可溶性氯化鎵和可溶性氫化鎵。因此，Ga-As鍵被斷裂，元素砷被留在砷化鎵表面。此外，用鹽酸+2-丙醇溶液蝕刻可檢測(cè)到2-丙醇分子的吸附，而用氨水溶液蝕刻則未發(fā)現(xiàn)水分子的吸附。