WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

сти GaAs [74]. Обработка при комнатной температуре При исследовании деградации селенового покрытия приводила к формированию только связей As–Se, в то было замечено, что селеновые связи более устойчивы к время как обработка при 550C — к формированию тольфотоокислению, чем связи с серой [15,16]. Исследование ко связей Ga–Se. Как и в случае сульфидирования, селен различных стадий окисления в атмосфере поверхности при повышении температуры переходит от мышьяка к GaAs, модифицированной молекулярным пучком селена, галлию, однако энергия активации этого процесса заметпоказало, что вначале происходит физсорбция кислорода но выше, чем для случая сульфидирования. После обра- и быстрое (в течение нескольких минут) окисление галботки GaAs молекулярным пучком селена при высокой лия. Как и на сульфидированной поверхности, мышьяк температуре, когда на поверхности отсутствуют связи окисляется существенно медленнее (после часа выдержAs–Se, пик Se3d раскладывался на две компоненты [75]:

ки), при этом вначале образуется оксид As2O3, который одна обусловлена селеном, адсорбированным на поверх- затем преобразуется в As2O5. Еще медленнее окисляетности, а другая — селеном, занимающим место мышьяка ся селен [78]. Вначале в разложении фотоэлектронного в приповерхностном объеме полупроводника. Отмеча- спектра появляется пик, обусловленный возникновением лось также уменьшение количества мышьяка на поверх- на поверхности слоя объемного селена (после выдержки ности после селеновой обработки. Глубина проникнове- в течение 16 мин). Оксид селена появляется только после ния селена в приповерхностный объем GaAs зависела от 3-часовой выдержки поверхности в атмосфере.

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № Халькогенидная пассивация поверхности полупроводников AIIIBV. О б з о р 3.2.2. Фосфид индия растворов [86], с той лишь разницей, что более ярко выражены связи P–S [91–93]. Кроме того, отмечалось Строение слоя естественного окисла на поверхности наличие физсорбированных сульфидов [93], причем в InP отличается от строения окисла на поверхности ряде случаев (например, при скалывании кристалла GaAs. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия в атмосфере H2S/ H2) на поверхности присутствовали поверхности InP, покрытой слоем естественного окисла, только физсорбированные сульфиды. Следует отметить, показывает наличие на поверхности в основном In2O3 и что физсорбированная сера при отжиге (200C) превралишь небольших следов InPO3 и InPO4 [79], хотя термощалась в хемисорбированную.

динамически равновесным с поверхностью InP является Масс-спектрометрические исследования десорбции с оксид InPO4 [51]. Содержание InPO4 возрастало при терповерхности InP, сульфидированной в газовой фазе, помическом и фотостимулированном окислении поверхноказали [94], что при отжиге поверхности при 300C с сти. В отличие от GaAs, на поверхности которого почти поверхности десорбируются водород, сера, HS и H2S.

всегда обнаруживается элементарный мышьяк, элеменПри повышении температуры до 400C c поверхности тарный фосфор на поверхности InP не наблюдался.

начинает улетать еще и фосфор.

Сульфидирование в растворах (как сульфида натрия, так и сульфида аммония) приводит к удалению слоя естественного окисла и, как правило, к формированию на 3.2.3. Арсенид индия и твердые растворы поверхности сульфидного покрытия, состоящего только на его основе из связей In–S [80–84]. Отсутствие связей P–S связывалось с хорошей растворимостью сульфидов фосфора Состав слоя естественного окисла на поверхности в воде [81] (в отличие от сульфидов мышьяка, которые InAs, согласно термодинамическому рассмотрению [51], в большом количестве присутствуют на поверхности должен быть аналогичен слою естественного окисла на сульфидированного из растворов GaAs). Кроме того поверхности GaAs, т. е. в его составе должен присутствоотмечалось практически полное удаление физсорбировать как элементарный мышьяк, так и различные оксиды ванного углерода [84].

индия и мышьяка.

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия с исСульфидирование поверхности InAs в растворах припользованием более поверхностно-чувствительных измеводит к травлению окисного слоя и к появлению на рений позволила детально исследовать химические связи поверхности адсорбированной серы [95,96]. Сера на пона поверхноcти InP, сульфидированной из растворов.

верхности находится в трех различных состояниях [95], Было обнаружено [85], что сера на поверхности находиткоторые аналогичны состояниям серы на сульфидированся по крайней мере в четырех химических состояниях, ной поверхности InP [86]: моносульфиды, полисульфиды которые проявляются при разложении пика S2p в виде и элементарная сера. Кроме того, после сульфидировачетырех компонент с энергиями 161.3, 162.1, 163.1 и ния на поверхности InAs (111)B снижается количество 168.4 эВ соответственно. Эти компоненты связывались с элементарного мышьяка [96].

моносульфидом индия (связи In–S), с полисульфидом инСульфидирование поверхности InAlAs в растворах дия и фосфора (соединение типа InPO4), с элементарной сульфида аммония тоже приводит к удалению слоя естесерой и с оксидом серы соответственно. Аналогичные ственного окисла, к снижению количества элементарнокомпоненты (кроме последней, связанной с оксидом) го мышьяка на поверхности [49,97], к возникновению наблюдались в [86], а также в [87], где, однако, первые связей In–S, Al–S и As–S и, кроме того, отмечалось, что две компоненты отождествлялись с серой, замещающей поверхность обогащается In и, соответственно, обедняетфосфор во втором подповерхностном монослое, и с ся Al [49]. При отжиге сульфидированной поверхности серой, адсорбированной на поверхности (связанной с в вакууме состав поверхности зависит от температуры атомами In).

отжига [97]. Исследование поверхности по мере роста При промывке в воде поверхности InP, сульфидиротемпературы показало, что при T = 300C с поверхванной из раствора, с поверхности полностью удалялись ности иссчезают связи As–S, при этом толщина сульфиэлементарная сера и оксид серы [88]. Отжиг при 125C дного покрытия уменьшается. Далее, при T = 400C, в сверхвысоком вакууме сульфидированной поверхности исчезают связи In–S и толщина сульфидного покрытия не приводил к существенным изменениям в форме линии опять уменьшается. Наконец, при T = 600C исчезают S2p [86], в то время как после отжига при 250Cисчезает и связи Al–S, при этом сера на поверхности уже не компонента, обусловленная элементарной серой, а после регистрируется.

отжига при 320C на поверхности исчезали связи, характерные для полисульфидов, и оставались только связи В работе [98] изучались химические связи на поверхIn–S [86,88]. Десорбция серы с поверхности происходит ности InGaAs, сульфидированной в атмосфере сероводопри температуре 460C [89,90]. рода. Оказалось, что такая пассивация удаляет тонкий Химические связи, образующиеся на поверхности InP слой окисла, возникающий при переносе образца из при сульфидировании в газовой фазе, в общем анало- ростовой камеры молекулярной эпитаксии в аналитичегичны связям, образующимся при сульфидировании из скую камеру фотоэлектронного спектрометра.

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № 1288 В.Н. Бессолов, М.В. Лебедев 3.2.4. Фосфид галлия позволяет объяснить пассивирующий эффект сульфидного покрытия. Поэтому была предложена альтернативная К настоящему времени существует очень мало работ, модель димерной структуры поверхности [104], согласно в которых исследуются химические связи на сульфидирокоторой каждый димер состоит из атома Ga и S, связанванных поверхностях GaP. Тем не менее показано [99], ных с нижележащими атомами Ga. В пользу этой модели что так же, как и для других полупроводников AIIIBV, свидетельствует тот факт, что при отжиге с поверхности сульфидирование фосфида галлия в растворах приводит к практически исчезают связи As–S и остаются только удалению окисного слоя с поверхности и формированию связи Ga–S, а также то обстоятельство, что на такой на ней тонкого (толщиной около монослоя) сульфидного поверхности должно отсутствовать накопление заряда.

покрытия.

Кроме того, обсуждалась также возможность существоСера на поверхностях GaP (100) и (111) связана тольвания на поверхности мышьяковых димеров [109].

ко с атомами галлия. Связей серы с фосфором не наблюОтжиг поверхности при T > 600C приводил к далось ни при сульфидировании из растворов [99,100], удалению серы с поверхности полупроводника и к форни при сульфидировании из газовой фазы [101]. Отмемированию структуры (4 1) с избытком галлия [108].

тим, что в спектрах линии S2p GaP, сульфидированного На поверхностях GaAs различной ориентации, сульфисероводородом [101], были выделены две компоненты дированных из раствора сульфида аммония и отожженс энергиями 161.9 и 163.2 эВ, соответствующие двум ных при 500C, наблюдалась различная конфигурация различным состояниям серы на поверхности GaP (001).

связей S–Ga [110]. На поверхности (111)A атомы При сульфидировании сероводородом поверхности серы находится непосредственно над атомами галлия на GaP (110), приготовленной путем скола кристалла в расстоянии 2.27. На поверхности (100) сера связана с вакууме[102], на поверхности возникали связи P–S, котодвумя атомами галлия в мостиковой конфигурации, при рые однако были нестабильными и исчезали с поверхноэтом расстояние между атомом серы и атомом галлия сти уже при прогреве до 50C. При большей выдержке составило 2.31. Наконец, на поверхности (111)B сера в сероводороде на поверхности возникали связи Ga–S, замещает верхний атом мышьяка и находится на расстояналичие которых приводило к стабилизации связей P–S, нии 2.34 от каждого из трех ближайших атомов галлия.

остававшихся на поверхности и после отжига при 200C.

При обработке чистой поверхности GaAs (100) в парах серы наблюдалась структура (2 6) [111]. Эта структура возникала после отжига сульфидированной 4. Атомная структура и электронные поверхности со структурой (21) до 370C. Образование свойства поверхности структуры (2 6) происходило в результате десорбции полупроводника AIIIBV, покрытой атомов As с поверхности; при этом на поверхности атомами халькогенов оставались только димеры S–S.

При сульфидировании чистой поверхности GaAs 4.1. Атомная структура поверхности, покрытой (111)A или GaAs (111)B с реконструкцией (22) в парах атомами халькогенов серы при комнатной температуре возникает диффузная реконструкция (1 1) [70], которая с повышением 4.1.1. Арсенид галлия температуры становится все более ярко выраженной.

Обработка поверхности GaAs (100) в сульфидных При десорбции серы с поверхности GaAs (111)A восрастворах приводит к возникновению на поверхности станавливается первоначальная реконструкция (2 2), аморфного слоя серы. Этот слой был обнаружен как с в то время как при десорбции серы с поверхности помощью прямых исследований дифракции электронов GaAs (111)B на ней остается реконструкция (1 1), на сульфидированной поверхности [103,104], так и с характерная для сульфидированной поверхности.

помощью косвенных исследований: спектров анизотроСелен на поверхности GaAs (100), так же как и сера, пии отражения [105] и работы выхода [106]. В ряде образует после отжига структуру (2 1) [112]. По мере исследований, кроме того, под этим слоем серы отмечаосаждения селена на чистую поверхность GaAs (100) лось наличие упорядоченного сульфидного покрытия со (4 6) структура поверхности изменяется последоваструктурой (1 1), в которой каждый атом серы связан тельно от (4 6) к (4 3), далее к (2 3) и, наконец, с атомом мышьяка [103,105,107].

получается стабильная поверхность (2 1) [113].

Отжиг поверхности GaAs (100), сульфидированной из растворов, приводил к удалению аморфного слоя серы 4.1.2. Фосфид индия и к формированию на поверхности димерной структуры (2 1) [103,105,107,108]. Димеры, формирующие струк- Атомная структура сульфидированной поверхности туру (2 1), как предполагается, состоят из двух атомов InP принципиально отличается от атомной структуры серы, связанных как между собой, так и с нижележащими сульфидированной поверхности GaAs. Поверхность InP атомами мышьяка [53], однаков [104] отмечалось, что на- (100), сульфидированная в растворе сульфида аммония, личие таких димеров должно привести к нежелательному имеет структуру (11), причем такая структура сохранянакоплению заряда на поверхности и, соответственно, не ется даже после трехдневной выдержки поверхности на Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № Халькогенидная пассивация поверхности полупроводников AIIIBV. О б з о р воздухе [84]. При этом сера образует мостиковую связь с двумя поверхностными атомами индия в направлении [011] с углом In–S–In, равным 100 [114]. С помощью динамической дифракции медленных электронов было показано [115], что расстояние между слоем адатомов серы и поверхностью полупроводника оказалось равным 1.445, т. е. несколько меньшим, чем межплоскостное расстояние в объемном InP, при этом как адатомы серы, так и поверхностные атомы индия имеют sp3-гибридизацию и связаны между собой ковалентными связями.

Теоретический анализ [116] показал, что наиболее низкоэнергетичной сульфидированной поверхностью InP (100) является поверхность, имеющая реконструкцию (2 2), в которой атомы серы смещены из положеРис. 2. Возрастание интенсивности фотолюминесценции ний, характерных для мостиковых связей, и тем самым GaAs, пассивированного в водных сульфидных растворах (IPL), формируют длинные и короткие димеры, принадлежащие по отношению к интенсивности фотолюминесценции непассик двум различным атомным плоскостям. В дальнейшем вированного GaAs (IPL) в зависимости от уровня легирования было показано [117,118], что возможно существоваполупроводника (n) по данным разных работ (ссылки указаны).

ние нескольких стабильных структур с реконструкцией (2 2) на сульфидированной поверхности InP (100).

Экспериментальные результаты, полученные в [116–118] с помощью рамановской и фотоэмиссионной спектроскопии, не противоречили теоретическим расчетам.

Изучение структуры сульфидированной поверхности InP (110) показало [119,120], что сульфидное покрытие имеет структуру (1 1), а сера занимает место, которое бы занимал фосфор в следующем после поверхности монослое. Отклонение положения серы от идеального положения фосфора составило 0.04 в направлении (001), 0.02 в направлении (110) и 0.10 по нормали к поверхности.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.