引言

外延片或所謂的外延片是一種通過外延生長生產的材料，商業上可用于許多不同的電子應用。外延晶片可以由單一材料(單晶晶片)和/或多種材料(異質晶片)制成。可用作襯底的“外延”晶片的選擇有限，例如硅、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、鎵、銦、鋁、磷或砷。在這一點上，作為我們華林科納研究的重點，GaAs晶圓是一個很好的候選，它可以成為二極管等各種技術器件中最常見的襯底之一。

襯底表面對實現高性能紅外器件和高質量薄膜層起著重要作用。GaAs (211)硼晶片被廣泛用于紅外探測器應用。盡管市場上很容易找到“成品”晶圓，但由于其制造工藝，大多數晶圓都存在缺陷和污染。晶片上的缺陷和污染可能對薄膜生長和探測器應用產生有害影響。在本研究中，為了解濕化學清洗工藝對GaAs晶圓的影響，進行了基濕化學蝕刻。在這些處理之后，通過原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡研究了GaAs晶片的表面。

材料和方法

濕化學刻蝕： 濕化學蝕刻是清潔表面最重要的方法之一，在此過程中可以使用各種酸和蝕刻劑。為了在晶片上應用濕化學程序，用切片機將晶片切成片，通常為1 × 1 cm2。濕化學蝕刻過程包括三個步驟:脫脂、化學處理和干燥。脫脂步驟包括在晶片上實施丙酮(C3H6O)和甲醇(CH3OH)。在此過程中，GaAs (211)B晶圓片在丙酮中煮沸三分鐘，然后在去離子水中上升，最后在甲醇中煮沸三分鐘，并再次在去離子水中漂洗。脫脂處理后，工件的化學處理在溶液(H2SO4:H2O2:H2O)中以不同的比例和實施時間進行蝕刻。最后，蝕刻后的樣品在去離子水中再次沖洗以完成蝕刻，并用旋轉干燥器(4600轉/分)干燥樣品。表1中列出了所執行的濕化學蝕刻工藝和GaAs晶片樣品的實施時間。該表用于比較實施時間和對基底的腐蝕作用。

結果

在圖1中，給出了未蝕刻砷化鎵樣本的AFM2D和3D地形圖像和高度剖面分析。從一個樣品的5個掃描區域獲得的平均均方根粗糙度為0.45nm。輪廓分析表明，在濕化學蝕刻過程前，表面結構的最大高度可達到29.26nm。

樣品B1的2D和3D地形AFM圖像和SEM圖像如圖2(a)、2(b)和2(c)中的三維AFM圖像和SEM圖像。掃描的三個區域的平均均方根粗糙度為2.30nm。可以看出，B1樣品的均方根值低于下面的結果。低均方根值歸因于使用 piranha溶液的暴露時間（30秒）。在混合物實現時間最低時，發現最大結構高度(103.66nm)。剖面分析表明，樣品表面有大約5nm的蝕刻坑。AFM地形圖像與掃描電鏡圖像一致。通過1萬次放大得到的掃描電鏡圖像顯示，樣品表面具有多孔結構。

結論

本文研究了利用化學蝕刻法對砷化鎵（211）B晶片的表面粗糙度和缺陷控制，以增強可用于紅外探測器應用的CdTe薄膜的緩沖層特性。溶液(h2so4：h2o2：h2o)應用脫脂的砷化鎵晶片，不同濃度，不同的實施時間。用Piranha原子力顯微鏡和掃描電鏡對Piranha溶液處理后進行表面表征。采用EDX掃描電鏡儀對表面成分進行初步評估。用拉曼光譜法研究了光學聲子模和與氧化物相關的聲子模。此外，還對所有樣本都進行了拉曼映射。由于蝕刻過程后表面的凹坑和高度不同，有限樣品的測繪圖像是清晰的。B樣品顯示每個樣品的高強度氧化鎵峰，B1和B3的高強度三氧化二砷峰作為氧化的指示；FWHM值與含義之間沒有關系。C樣品的三氧化二砷峰光滑，而只有C1和C3的光滑的氧化鎵峰作為氧化和Ga與酸性溶液反應的標志。C樣本的FWHM值與含義之間沒有關系。E樣品沒有顯示任何氧化鎵和三氧化二砷峰，這意味著從砷化鎵樣品表面去除了保護性氧化物層。G系列樣本顯示G1的每個樣本三氧化二砷峰的氧化鎵，這表明暗示時間的增加將三氧化二砷從表面去除。除E2和E3外，所有蝕刻樣品均觀察到砷化鎵(DAs)的相關缺陷模式。最后對所有樣本進行了拉曼映射，但從一些樣本中獲得的結果被發現是可發表的。通過拉曼映射，較暗檢測區域的三氧化二砷更強烈。

審核編輯：符乾江