摘要

我們華林科納用同步光電發射光譜法研究了無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-丙醇溶液蝕刻時可以觀察到吸附的2-丙醇分子，但用氨水溶液蝕刻時沒有檢測到吸附的水分子。

介紹

濕式化學蝕刻工藝在器件制造中已被廣泛應用。半導體/電解質界面上發生的過程是非常復雜的。基本步驟是吸附離子，打破半導體表面鍵，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體表面之一，因為它在電子學和光電子學應用中的重要性。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)表面的詳細研究結果。這些蝕刻程序已經證明了它們在去除天然氧化物層方面的高效率，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的有序GaAs(100)表面。

實驗

本研究中使用的GaAs樣品從n型晶片中切割出來。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移回電化學室，將一些蝕刻溶液應用于表面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。

結果

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，強烈的氯2p發射出現。在用95電子伏激發能量測量的砷3d光譜中，分配給低結合能側的砷二聚體的成分消失了(圖2a)。同時，元素砷組分的強度顯著增加，并且還出現一種新的組分，其化學位移約為1.0電子伏。根據該過程的化學性質，后一種成分可以與砷-氫鍵或砷-氯鍵結合。

總結

本文通過同步輻射誘導的光發射，研究了無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。結果發現，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。這些結果表明，酸性和堿性溶液優先攻擊鎵位點，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到2-丙醇分子的吸附，而用氨水溶液蝕刻則未發現水分子的吸附。

審核編輯：符乾江