Формирование регулярной пористой структуры р-InP
Показана необходимость использования освещения образцов р-InP во время анодизации в растворе соляной кислоты для получения равномерного ансамбля пор на поверхности исследуемого кристалла. Определены оптимальные условия для формирования регулярной структуры пористого слоя фосфида индия р-типа. Получ...
Gespeichert in:
Datum: | 2010 |
---|---|
Hauptverfasser: | , , |
Format: | Artikel |
Sprache: | Russian |
Veröffentlicht: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2010
|
Schriftenreihe: | Физическая инженерия поверхности |
Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98850 |
Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Zitieren: | Формирование регулярной пористой структуры р-InP / Я.А. Сычикова, В.В. Кидалов, Г.А. Сукач // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 81–87. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-98850 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-988502016-04-19T03:02:22Z Формирование регулярной пористой структуры р-InP Сычикова, Я.А. Кидалов, В.В. Сукач, Г.А. Показана необходимость использования освещения образцов р-InP во время анодизации в растворе соляной кислоты для получения равномерного ансамбля пор на поверхности исследуемого кристалла. Определены оптимальные условия для формирования регулярной структуры пористого слоя фосфида индия р-типа. Получены образцы с диаметром пор 30 – 40 нм. Формирование окисного слоя на поверхности кристаллов не наблюдалось, что является желаемым результатом при получении наноматериалов. Показано необхідність використання освітлення зразків р-InP під час анодизації в розчині соляної кислоти для одержання рівномірного ансамблю пор на поверхні досліджуваного кристала. Визначено оптимальні умови для формування регулярної структури пористого шару фосфіду індію р-типу. Отримані зразки з діаметром пор 30 – 40 нм. Формування окисного шару на поверхні кристалів не спостерігалося, що є бажаним результатом при одержанні наноматериалів. The necessity of lighting p-InP samples during anodization in a solution of hydrochloric acid to obtain a uniform ensemble of pores on the surface of the crystal. The optimal conditions for the formation of regular structure of the porous layer of indium phosphide p-type. Obtain samples with a pore diameter of 30 – 40 nm. The formation of the oxide layer on the surface of the crystals was not observed, which is the desired outcome in obtaining nanomaterials. 2010 Article Формирование регулярной пористой структуры р-InP / Я.А. Сычикова, В.В. Кидалов, Г.А. Сукач // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 81–87. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98850 539.217; 544.723 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
description |
Показана необходимость использования освещения образцов р-InP во время анодизации в
растворе соляной кислоты для получения равномерного ансамбля пор на поверхности исследуемого кристалла. Определены оптимальные условия для формирования регулярной структуры пористого слоя фосфида индия р-типа. Получены образцы с диаметром пор 30 – 40 нм.
Формирование окисного слоя на поверхности кристаллов не наблюдалось, что является желаемым результатом при получении наноматериалов. |
format |
Article |
author |
Сычикова, Я.А. Кидалов, В.В. Сукач, Г.А. |
spellingShingle |
Сычикова, Я.А. Кидалов, В.В. Сукач, Г.А. Формирование регулярной пористой структуры р-InP Физическая инженерия поверхности |
author_facet |
Сычикова, Я.А. Кидалов, В.В. Сукач, Г.А. |
author_sort |
Сычикова, Я.А. |
title |
Формирование регулярной пористой структуры р-InP |
title_short |
Формирование регулярной пористой структуры р-InP |
title_full |
Формирование регулярной пористой структуры р-InP |
title_fullStr |
Формирование регулярной пористой структуры р-InP |
title_full_unstemmed |
Формирование регулярной пористой структуры р-InP |
title_sort |
формирование регулярной пористой структуры р-inp |
publisher |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
publishDate |
2010 |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98850 |
citation_txt |
Формирование регулярной пористой структуры р-InP / Я.А. Сычикова, В.В. Кидалов, Г.А. Сукач // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 81–87. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
series |
Физическая инженерия поверхности |
work_keys_str_mv |
AT syčikovaâa formirovanieregulârnojporistojstrukturyrinp AT kidalovvv formirovanieregulârnojporistojstrukturyrinp AT sukačga formirovanieregulârnojporistojstrukturyrinp |
first_indexed |
2025-07-07T07:09:35Z |
last_indexed |
2025-07-07T07:09:35Z |
_version_ |
1836971119648702464 |
fulltext |
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 1 81
ВВЕДЕНИЕ
Фосфид индия – технологически важный ма-
териал для создания лазеров, диодов, солнеч-
ных батарей. В настоящее время особое вни-
мание уделяется изучению свойств пористого
InP, так как он является очень важным мате-
риалом для создания свето-эмиссионных дио-
дов и солнечных батарей. Площадь пористой
поверхности в миллионы раз больше площа-
ди монокристалла. Это удивительное свойст-
во позволяет оценить преимущество порис-
тых слоев для использования их в изготов-
лении сенсоров (так как их чувствительность
зависит от площади поверхности) и солнеч-
ных батарей (возможность накапливания
рекордного количества энергии). Пористый
фосфид индия стал объектом многих иссле-
дований [1, 2], в результате которых удается
получать регулярную структуру пор заданных
размеров [3 – 6]. Электрохимические методы
обработки полупроводников и, в частности,
фосфида индия по-прежнему рассматрива-
ются как весьма перспективные. Это связано
в первую очередь с тем, что указанные методы
позволяют добиться равномерной по всей
площади обработки поверхности полупро-
водниковой пластины и одновременно, при
необходимости, проводить локальный про-
цесс со строго контролируемой скоростью.
Кроме того, в процессе электрохимической
обработки значительно легче обеспечить за-
данный уровень селективности, чем при
обычном химическом травлении. Альтерна-
тивой химическому анодированию может
служить фотоэлектрохимическое травление.
Данный метод в последнее время приобре-
УДК 539.217; 544.723
ФОРМИРОВАНИЕ РЕГУЛЯРНОЙ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ р-InP
Я.А. Сычикова1, В.В. Кидалов1, Г.А. Сукач2
1Бердянский государственный педагогический университет
Украина
2 Национальный университет биоресурсов и природопользования (Киев)
Україна
Поступила в редакцию 22.02.2010
Показана необходимость использования освещения образцов р-InP во время анодизации в
растворе соляной кислоты для получения равномерного ансамбля пор на поверхности иссле-
дуемого кристалла. Определены оптимальные условия для формирования регулярной струк-
туры пористого слоя фосфида индия р-типа. Получены образцы с диаметром пор 30 – 40 нм.
Формирование окисного слоя на поверхности кристаллов не наблюдалось, что является же-
лаемым результатом при получении наноматериалов.
Ключевые слова: пористый InP, анодное электрохимическое травление, сканирующая элект-
ронная микроскопия, метод энерго дисперсионного анализа рентгеновский лучей.
Показано необхідність використання освітлення зразків р-InP під час анодизації в розчині со-
ляної кислоти для одержання рівномірного ансамблю пор на поверхні досліджуваного кристала.
Визначено оптимальні умови для формування регулярної структури пористого шару фосфіду
індію р-типу. Отримані зразки з діаметром пор 30 – 40 нм. Формування окисного шару на по-
верхні кристалів не спостерігалося, що є бажаним результатом при одержанні наноматериалів.
Ключові слова: пористий InP, анодне електрохімічне травлення, скануюча електронна мікро-
скопія, метод енергодисперсіоного анализу рентгенівських променів.
The necessity of lighting p-InP samples during anodization in a solution of hydrochloric acid to ob-
tain a uniform ensemble of pores on the surface of the crystal. The optimal conditions for the formation
of regular structure of the porous layer of indium phosphide p-type. Obtain samples with a pore dia-
meter of 30 – 40 nm. The formation of the oxide layer on the surface of the crystals was not observed,
which is the desired outcome in obtaining nanomaterials.
Keywords: porous InP, anode electrochemical etching, scanning electronic microscopy, energy dis-
persive X-ray spectroscopy.
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 182
тает все большую популярность, так как по-
зволяет получать пористые слои с максималь-
но регулярной структурой пор. Формирова-
ние глубоких отверстий заданной формы в
монокристаллическом фосфиде индия часто
необходимо при изготовлении микромехани-
ческих датчиков на его основе. При этом глу-
бина отверстия должна составлять не менее
нескольких десятков микрон, а уход линей-
ных размеров по глубине должен быть мини-
мальным. Другими словами, необходимо обе-
спечить вертикальность стенок отверстия по
всей глубине. С другой стороны, как показали
исследования механизма формирования по-
ристого InP, рост поры начинается в той точке
поверхности пластины, в которой по какой-
либо причине наблюдается высокая локаль-
ная концентрация дырок. При этом стенки по-
ры остаются вертикальными до тех пор, пока
не изменяется режим формирования или (и)
структура самой пластины. Очевидно, что не-
обходимую локальную концентрацию дырок
можно создать только в том случае, если они
не являются основными носителями, т.е. в
фосфиде индия n-типа. Вообще говоря, счи-
тается, что эффекты порообразования InP
наблюдаются только в кристаллах n-типа.
В работе [7] указывается, что в аналогичных
условиях анодной поляризации материалы
p-типа травятся однородно без образования
пор.
Однако в последнее время появляются со-
общения различных научных групп о форми-
ровании пористой структуры на поверхности
фосфида индия р-типа. Так, работе [8] было
показано, что возможно формирование по-
ристой поверхности на р-InP (100) в растворе
1 M HBr в темноте, время травления 600 с,
плотность тока 25 мA/cм2 Размер пор соста-
вил порядка 300 – 400 нм. Образующиеся
поры прорастают вглубь кристалла перпен-
дикулярно поверхности параллельными ка-
налами. Однако пористая поверхность при
этом покрыта оксидным слоем, удаление ко-
торого возможно в потоке N2.
Авторы работы [9] сообщают о возмож-
ности получения нанопористого слоя на по-
верхности р-InP путем электрохимического
травления в электролите, содержащим раст-
вор HBr. В р-InP результате удалось получить
тонкий пористый слой толщиной 3 – 5 мкм с
диаметром пор 500 – 800 нм. Однако полу-
ченный нанопористый слой не был равномер-
ным и регулярным, он занял приблизительно
80% площади, подвергнутой электрохимиче-
скому травлению.
В данной работе рассматривается меха-
низм получения регулярной пористой струк-
туры р-InP, который заключается в исполь-
зовании метода фотоэлектрохимического
травления. Благодаря использованию режима
освещенности образцов во время анодизации
становится возможным получить регулярную
равномерную сетку макропор на поверхности
фосфида индия р-типа.
ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Для эксперимента были выбраны образцы
монокристаллического р-InP, выращенные по
методу Чохральского в лаборатории компа-
нии “Molecular Technology GmbH” (Берлин).
Толщина образцов 1 мм. Пластины были вы-
резаны перпендикулярно оси роста и отполи-
рованы с обеих сторон. Кристаллы подверга-
лись механической и химической полировке.
Ориентация поверхности выбранных плас-
тин (100). Образцы легировались Zn до кон-
центрации носителей заряда 2,3⋅1018 см–3.
В качестве электролита был выбран раст-
вор соляной кислоты (концентрация кислоты
в воде 2,5%; 5%; 7%%; 10%; 15%; 20%).
Эксперимент проводился при комнатной тем-
пературе. Образцы освещались вольфрамо-
вой лампой мощностью 200 Вт на расстоянии
10 см от поверхности образца, освещенность
пластин была равномерной по всей поверх-
ности слитка.
Перед экспериментом образцы тщательно
очищались. Процесс очистки состоял из сле-
дующих стадий:
1) обезжиривание в горячем (75 – 80 °С)
перекисно-аммиачном растворе;
2) обработка в горячей (90 – 100 °С) кон-
центрированной азотной кислоте (удаление
ионов металлов);
3) промывание в дистиллированной воде;
4) сушка пластин с помощью центрифуги
в струе очищенного сухого воздуха.
После эксперимента образцы очищались
в ацетоне, изопропаноле, промывались в дис-
ФОРМИРОВАНИЕ РЕГУЛЯРНОЙ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ р-InP
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 1 83
тиллированной воде и высушивались в пото-
ке особо чистого водорода, после чего подвер-
гались естественному старению в течение
трех дней.
Морфология полученных пористых струк-
тур исследовалась с помощью растрового
электронного микроскопа JSM-6490. Хими-
ческий состав поверхности был изучен при
помощи метода энерго-дисперсионого ана-
лиза рентгеновських лучей (EDAX), дифрак-
тометрические исследования проводились с
помощью дифрактометра ДРОН-3М.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Следует отметить, что при травлении n-InP
формирование пористой структуры наблю-
дается при разных концентрациях электро-
лита, времени, плотности тока. Принципиа-
льно отличалось поведение кристаллов p-ти-
па во время электрохимического травления
при тех же условиях. Нами удалось получить
пористую структуру для кристаллов p-типа
удовлетворительного качества только при ис-
пользовании соляной кислоты (концентра-
ция не меньше 5%) при плотностях тока 100
– 200 мА/см2 и времени травления от 15 мин
и выше. При этом использовался режим до-
полнительного освещения образцов вольфра-
мовой лампой во время электролитического
травления.
На рис. 1 приведена схема для фотоэлект-
рохимического травления образцов фосфида
индия р-типа. Свет от вольфрамовой лампы
6 падает на собирающую линзу 5. После
прохождения собирающей линзы параллель-
ный пучок света падает на поверхность крис-
талла 3 под углом 45о. Омические контакты
4 к р-InP создавались путем напыления Aq/
Zn на обратную сторону полупроводниковой
пластины. На катоде – платина 2, площадь 1
см2. Так как энергия кванта света (видимое
излучение) больше ширины запрещенной зо-
ны полупроводника InP (1,344 eВ), то в при-
поверхностной зоне происходит генерация
электронов и дырок.
Наличие дырок в валентной зоне, ослабля-
ет химические связи и приводит к тому, что
эти соединения становятся чувствительны к
действию электролита. Дырки взаимодейст-
вуют с монокристаллом InP, в результате об-
разуются свободные атомы индия и фосфора,
которые уходят в раствор согласно реакции
InP + 6h+ = In3+ + P3+.
В полупроводнике n-типа, если электро-
литическое травление осуществляется при
высокой плотности тока, то к поверхности
полупроводника поступает большое коли-
чество дырок. Они движутся к границе раз-
дела полупроводник-электролит сплошным
фронтом и обеспечивают реакционную спо-
собность практически каждому атому. По-
скольку микровыступы имеют большую по-
верхность, чем ровные участки, то они рас-
творяются быстрее. Таким образом, поверх-
ность монокристалла InP постепенно вырав-
нивается. Это и есть известный режим элект-
рохимической полировки.
В полупроводнике n-типа, если электроли-
тическое травление проводят при низкой
плотности тока, то количества дырок не хва-
тает для растворения каждого атома на по-
верхности и поэтому происходит локальное
растворение InP на поверхности. Согласно
различным моделям [9, 10], зарождение пор
может начинаться на микроуглублениях, де-
фектах структуры, механически напряжен-
ных участках или локальных возмущениях
потенциального поля поверхности.
Рис. 1. Установка для фотоэлектрохимического
травле-ния p-InP (1 – контрольный электрод, 2 – катод,
3 – пластина монокристаллического InP, 4 –
омический контакт, 5 – собирающая линза, 6 –
вольфрамовая лам-па мощностью 200 Вт).
Я.А. СЫЧИКОВА, В.В. КИДАЛОВ, Г.А. СУКАЧ
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 184
В случае р-типа дырки являются основ-
ными носителями и даже, при низкой плот-
ности тока электролитического травления
практически к каждому атому на поверхности
приходит дырка и в результате происходит
процесс электрохимической полировки. Та-
ким образом, для получения пор в полупро-
воднике р-типа необходимо во время элект-
ролитического травления уменьшить кон-
центрацию дырок на поверхности, чтобы не
к каждому атому на поверхности пришла
дырка.
В нашей работе для этого применилась
освещение полупроводника светом. При
поглощении света полупроводником InP
р-типа в приповерхностной области обра-
зуются электроны и дырки. Из-за искривле-
ния зонной диаграммы на границе раздела
полупроводник-электролит (рис. 2) дырки
уходят в глубь, а на поверхности накапли-
вается отрицательный заряд. Таким образом,
в результате уменьшения концентрации ды-
рок и увеличении концентрации электронов
на поверхности, не к каждому атому на по-
верхности поступает дырка, и происходит
процесс образования пор.
Рис. 3 демонстрирует морфологию пори-
стого образца p-InP, полученного в 5% раст-
воре соляной кислоты при плотности тока
150 мА/см2, время травления 15мин. Размер
пор составляет приблизительно 30 – 60 нм,
степень пористости 30%. Поры проросли по
всей поверхности слитка без выделенных
мест скопления. В некоторых местах можно
наблюдать массивные отверстия, размером до
200 нм. На наш взгляд, подобные поры обя-
заны своим появлением выходу на поверх-
ность кристалла дислокаций и микродефек-
тов, места, возникновения которых являются
благоприятными для образования пор.
Методом энергодисперсионого анализа
рентгеновських лучей (EDAX) был установ-
лен химический состав элементов на поверх-
ности данного образца (рис. 4). По результа-
там этих данных можно сделать вывод, что
на поверхности пористого p-InP не обра-
зовалось плотной окисной пленки, также не
наблюдается наличие элементов, входящих в
состав травителя. Однако во время травления
была нарушена стехиометрия исходного
кристалла: индий присутствует в большей
концентрации, чем фосфор. Отсутствие окис-
ной пленки подтверждается также дифракто-
метрическими исследованиями, проведен-
ными на дифрактометре ДРОН-3М. Спектры,
снятые при помощи этого метода демонстри-
руют сохранение монокристалличности.
В работе [10] указывается, что условия
порообразования всегда ограничены более
или менее узким диапазоном напряжений по-
ляризации. Наиболее резкой, четко определя-
емой границей такого диапазона оказывается
минимальная, пороговая величина напряже-
Рис. 2. Зонная диаграмма на границе раздела “полу-
проводник-электролит”.
Рис. 3. Морфология пористого p-InP, полученного в
5% растворе соляной кислоты при плотности тока
150 мА/см2, время травления 15 мин, дополнительный
режим – освещение вольфрамовой лампой.
ФОРМИРОВАНИЕ РЕГУЛЯРНОЙ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ р-InP
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 1 85
ния, необходимого для начала зарождения
пор, т.н. напряжение начала порообразования
– Uп [11].
Пороговое напряжение начала порообра-
зования может служить количественной ха-
рактеристикой процесса порообразования,
протекающего в конкретной системе “полу-
проводник-электролит”. Uп зависит от сос-
тава электролита и исходной поверхности
кристалла, поэтому, определяется для каждо-
го случая индивидуально.
Следует отметить, что пороговое напряже-
ние начала порообразования зависит от ряда
факторов: уровня легирования и ориентации
полупроводника; состава и температуры элек-
тролита; концентрации дефектов на поверх-
ности кристалла и др. Поэтому, эта величина
имеет различные значения для каждого от-
дельно взятого случая. Однако наиболее су-
щественное влияние на величину Uп оказы-
вает именно концентрация и состав элект-
ролита. Известно, что пороговое напряжение
начала порообразования растет с повышени-
ем pH среды. Определение данной величины
является важным моментом для получения
качественных пористых пленок, так как
позволяет контролировать и регулировать
условия травления.
Напряжение начала порообразования оп-
ределялось следующим образом. Скорость
изменения напряжения составляла 0,5 В/мин.
При этом плотность тока (до критического
значения напряжения) остается в пределах не
превышающих 50 мА/см2. Начиная с опреде-
ленного критического значения напряжения,
плотность тока быстро нарастает со време-
нем. Резкое возрастание плотности тока во
времени можно объяснить постепенным уве-
личением числа входных отверстий пор и их
ветвлением под поверхностью. Спустя какое-
то время ток перестает нарастать. Это может
свидетельствовать о значительном замедле-
нии процесса формирования входных отверс-
тий пор.
При концентрации соляной кислоты рав-
ной 2,5% резкого повышения анодного тока
не произошло. Также, напряжение повыша-
лось монотонно при концентрации HCl пре-
вышающей 15%. Это может свидетельсттво-
вать о том, что в данном случае фотоэлект-
рохимическое травление происходило без
образования пор, либо порообразование не
являлось доминирующим процессом в ряду
альтернативных химических процессов, ко-
торыми могут являться травление с полным
или частичным растворением продуктов,
образование сплошных нерастворимых пле-
нок, окисление поверхности полупровод-
ника.
На рис. 5а, б представлена вольт-амперная
характеристика, снятая для случая травления
p-InP (100) в растворе 5% HCl при скорости
нарастания напряжения 1 В/мин. Анализ дан-
ного изображения показывает, что до значе-
ния Uс = 5,5В плотность тока не превышает
35 мА/см2. Далее происходит резкое возраста-
ние плотности тока во времени до значения
160 мА/см2. Спустя 1 минуту травления в та-
ком режиме скорость роста тока значительно
замедляется. Можно сделать вывод, что к это-
му моменту формируется стандартная конфи-
гурация плотности пор на поверхности крис-
талла. Таким образом, пороговое напряжение
начала порообразования в данном случае
составило 5,5 В.
При использовании 6% раствора соляной
кислоты эксперимент показал, что значение
порогового напряжения начала порообразова-
ния находится в пределе 5,1 В, а при 7% HCl
– 4,8 В. Анализ данных результатов позволяет
сделать вывод, что при увеличении концент-
рации в растворе, величина Uп уменьшается,
то есть скорость реакции растет, и процесс
порообразования начинается раньше. Однако
такая тенденция сохраняется до определен-
ного критического значения концентрации
кислоты в электролите. Так, при использова-
нии 10% HCl, величина порогового напряже-
Рис. 4. Химический состав элементов на поверхности
пористого p-InP.
Я.А. СЫЧИКОВА, В.В. КИДАЛОВ, Г.А. СУКАЧ
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 186
ния повышается до значения 6,3 В, а при
концентрации 15% и выше ток растет моно-
тонно, не обнаруживая порогового напряже-
ния начала порообразования. Как отмечалось
выше, в этом случае порообразование не яв-
ляется доминирующим процессом.
На поляризационных кривых (рис. 5а, б)
пороговому напряжению начала порообразо-
вания соответствует переход к быстрому по-
вышению анодного тока. Току, связанному с
образованием и развитием пор, свойственно
продолжительное возрастание во времени
при неизменных значениях подаваемого
напряжения [9].
Рис. 6 демонстрирует изменение плотнос-
ти тока во времени при постоянном значении
напряжения Uс = 5,5 В (для случая травления
p-InP (100) в растворе 5% HCl. В течение 3-х
минут плотность тока быстро нарастает со
средней скоростью 53 мА/см2⋅мин. Спустя
3 мин, скорость возрастания плотности тока
заметно замедляется, что свидетельствует о
замедлении процесса порообразования.
При травлении р-InP без использования ре-
жима освещения, резкого повышения анод-
ного тока не наблюдалось. Это говорит о том,
что процесс травления не сопровождался ак-
тивным порообразованием. Подтверждением
этого факта может служить также и морфоло-
гия поверхности, снятая на сканирующем
электронном микроскопе (SЕМ). Отсюда сле-
дует, что одним из определяющих факторов,
ответственного за образование пор р-InP в
растворе соляной кислоты, является исполь-
зование подсветки образцов во время трав-
ления.
ВЫВОДЫ
В настоящей работе представлена методика
получения пористой поверхности р-InP. По-
казана необходимость использования осве-
щения образцов во время анодизации в раст-
воре соляной кислоты для получения равно-
мерного ансамбля пор на поверхности иссле-
дуемого кристалла. Определены оптималь-
ные условия для формирования регулярной
структуры пористого слоя фосфида индия
р-типа. Получены образцы с диаметром пор
а)
б)
Рис. 5. а) – зависимость плотности тока от напряжения
для случая травления, б) – изменение плотности тока
во времени. Для случая травления p-InP (100) в раст-
воре 5% HCl.
Рис. 6. Изменение тока процесса порообразования во
времени при постоянной величине напряжения
Uс = 5,5 В. Для случая травления p-InP (100) в растворе
5% HCl.
ФОРМИРОВАНИЕ РЕГУЛЯРНОЙ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ р-InP
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 1 87
30 – 40 нм. Формирование окисного слоя на
поверхности кристаллов не наблюдалось, что
является желаемым результатом при получе-
нии наноматериалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Khalifa S. Ben, Gruzza B., Robert-Goumet C.,
Bideux L., Monier G., Saidi F., Hassen, G. Maa-
ref H. Bremond G., Be‘ji L. Study of porous III-
V semiconductors by electron spectroscopies
(AES and XPS) and optical spectroscopy (PL):
Effect of ionic bombardment and nitridation
process//Surface Science. – 2007. – Vol. 601. –
C. 4531-4535.
2. Langa S., Carstensen J., Tiginyanu I. M., Chris-
tophersen M., Foll H. Self-Induced Voltage Os-
cillations during Anodic Etching of n-InP and
Possible Applications for Three-Dimensional
Microstructures//Electrochemical and Solid-
State Letters.– 2001.– Vol. 4, № 6.– P. G50-G52.
3. Langa S., Tiginyanu I. M., Carstensen J., Chris-
tophersen M., and Foll H. Self-organized growth
of single crystals of nanopores//Applied Physics
Letters. – 2003. – Vol. 8, № 2. – P. 278-280.
4. Kidalov V.V., Beji L., Sukach G.A. Optical pro-
perties of p-type porous GaAs//Semiconductors
physics quantum electronics & optoelectronics.
– 2006. – Vol. 8, №. 4 – P. 129-135.
5. Langa S., Tiginyanu I.M., Carstensen J., Christo-
phersen M., and Foll H. Self-organized growth
of single crystals of nanopores//Applied Physics
Letters. – 2003. – Vol. 8, № 2. – P. 278-280.
6. Tiginyanu I.M., Kravetsky I.V., Langa S. Porous
III – V compounds as nonlinear optical materi-
als//Physica Status Solidi (A). – 2003. – Vol. 197,
№ 2. – P. 549-555.
7. Fцll H., Langa S., Carstensen J. Pores in III-V
Semicoductors//Advanced Materils. – 2003. –
Vol. 15, № 3. – P. 183-198.
8. Tsuchiya H., Hueppe M., Djenizian Th., Schmu-
ki P. Electrochemical formation of porous super-
lattices on n-type (100) InP//Surface Science. –
2003. – Vol. 547. – P. 268-274.
9. Langa S., Frey S., Carstensen J. Waveguide
structures based on porous indium phosphide et
al.//Electrochemical and Solid-State Letters. –
2005. – Vol. 8, № 2. – P. C30-C32.
10. Hollinger G., Berngignat E., Joseph J., Robach Y.
On the nature of oxides on InP surfaces//Journal
of Vacuum Science & Technology A: Vacuum,
Surfaces, and Films. – 1985. – Vol. 3, № 6. –
P. 2082-2088
11. Улин В.П., Конников С.Г. Природа процес-
сов электрохимического порообразования в
кристаллах A IIIB V// ФТП. – 2007. – Т. 41, № 7.
– C. 854-867.
Сычикова Я.А., Кидалов В.В., Сукач Г.А., 2010
Я.А. СЫЧИКОВА, В.В. КИДАЛОВ, Г.А. СУКАЧ
|