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《大连理工大学》 2008年
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电化学刻蚀制备多孔InP及机理研究

翁占坤  
【摘要】: 电化学刻蚀的方法是制备多孔半导体材料廉价且简便的工艺技术。在过去的几十年里,大多数的工作集中于多孔Si的制备及机理研究。但是,对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的电化学刻蚀工艺还不成熟,其反应机理及多孔结构的形成机理尚不清楚。 本文围绕电化学方法制备多孔InP及形成机理进行了探索性研究。利用电化学方法在不同的电解液中制备了InP多孔结构及微纳米结构,尤其是在中性溶液NaCl和NaF中成功实现了InP多孔结构的制各。本文利用SEM(扫描电子显微镜)、EDX(X射线荧光光谱仪)和XRD(X射线衍射仪)对样品和中性溶液中的反应产物进行了表征。进而分析了InP在不同溶液中的刻蚀反应机理和多孔InP、InP微柱和微尖的形成机理。本文的主要研究内容和成果如下: 1.研究了在浓HCI溶液中电化学刻蚀InP的工艺,探索了LnP微柱和微尖的制备,在HCI溶液中,可以获得InP微尖和微柱结构,认为微柱的形成是在表面弯曲效应作用下,先形成V型槽,继而形成微柱,而微尖的形成则是过蚀现象所致。 2.基于电化学过程的基本原理,选择中性NaCI和NaF溶液作为电解液,利用线性伏安扫描法研究了不同溶液中刻蚀InP的阳极极化曲线,并分别在两种溶液(1.0mol·L~(-1)NaCl和0.5mol·L~(-1)NaF溶液)中成功的制备了InP的二维和三维多孔结构。实验结果表明,在1.0mol·L~(-1)NaCl溶液中可以重复实现二维多孔结构;在0.5mol·L~(-1)NaF溶液中则可以重复实现三维多孔结构。根据对反应过程中生成物进行EDX和XRD表征的结果,结合法拉第定律证实了8个空穴溶解一个单元InP的反应机理,并给出了反应方程式。同时,结合表面弯曲模型和表面态分析了不同形貌的多孔结构的形成机理。 3.在阴极极化条件下制备了多孔InP,研究了生成气体对电流振荡的影响。在InP阴极分解过程中,最初形成的孔被气体部分填充,导致孔的一侧被气体保护,最终形成具有相互连通且平行的支孔的多孔结构。 4.探索了n型InP(100)衬底上电化学沉积ZnO薄膜的工艺。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN305

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