Сычикова Я.О.

Бердянский государственный педагогический університет

Наноорганизация поверхности фосфида индия при электрохимической обработке кристаллов

Нанотехнологии – важная отрасль современной науки и техники, так как они открывают перед учеными и исследователями возможность получения новых материалов, которые находят различные применения. Пористые материалы могут использоваться как сырье для изготовления лазеров, светодиодов и сенсоров. Последние несколько лет внимание исследователей привлекают наряду с пористым Si и другие пористые полупроводники. Возможность использовать монокристаллические подложки с известными свойствами, относительная простота технологии формирования и необычные для исходного материала свойства пористых слоев способствовали проведению многочисленных исследований, в Однако пример пористого кремния показал, что однозначная интерпретация свойств нанодисперсных полупроводников требует детального исследования состояния поверхности и химического состава полученных слоев. Свойства пористого InP интересны тем, что исходный материал, в отличие от кремния, является прямозонным. Это не позволяет использовать общий подход в интерпретации характерной для пористых полупроводников интенсивной фотолюминесценции. В то же время, InP является достаточно инертным материалом, слабо окисляется на воздухе и практически не взаимодействует с кислотами, поэтому следует ожидать, что пористые слои на его основе будут более стабильными и менее подверженными воздействию окружающей среды, чем пористый Si. Пористый фосфид индия и процессы его формирования представляют также и самостоятельный интерес с точки зрения материаловедения и электрохимических процессов на поверхности соединений А³В⁵ .

В полупроводниках типа А³В5 для формирования наноструктур применяют традиционно довольно дорогой метод молекулярно-лучевой эпитаксии или металлоорганическую эпитаксию с газовой фазой (MOVPE) . Возможная альтернатива этим методам – использование электрохимических процессов по аналогии с получением пористого кремния [3]. Особенностью электрохимического процесса является низкий температурный процесс, малое повреждение поверхности, простота процесса и его низкая стоимость. Электрохимические методы позволяют получать высокую плотность пор, которая является недостижимой при использовании других методов.

Методом электрохимического травления были получены пористые слои n-InP. На рис. 1. представлена морфология пористого фосфида индия полученного при различных условиях анодизации.

Рис.1. Морфология n-InP: а) ориентация поверхности (111), электролит HF: H₂O=1:1, j=80 мА/см², t=10мин; б) ориентация (100), электролит 5% HCl, t=5мин, j=70 мА/см².

Опираясь на данные SEM микроскопии, EDAX и дифрактометрические исследования были получены следующие выводы.

1). Существует минимальная концентрация электролита, при котором начинается формирование пористой структуры.

2). При электрохимическом травлении решающую роль в формировании пористого слоя играет величина плотности тока. Так, при низких плотностях тока (меньших 30 мА/см²) на поверхности образцов образуется темная пленка, прочно сцепленная с подложкой. При повышении тока анодирования образуется толстый слой, легко отделяющийся от подложки. При еще больших плотностях тока (j>250 мА/см²) этот слой рассыпается в мелкий порошок уже в процессе электролиза.

3). Существенное влияние на качество пористого слоя оказывает состав электролита, а именно тип аниона. Наиболее активными по порообразованию являются травители на основе плавиковой кислоты. Травители на основе соляной кислоты являются менее активными, однако с их помощью получаются более качественные слои. На процесс порообразования влияет также добавление в электролиты различных веществ: йода, азотной кислоты, этилового спирта.

4). Первоначальное зарождение пор наблюдается в местах скопления дефектов, дислокаций. То есть поры для своего роста выбирают льготные направления.

Литература

1. Новиков Е. А. Функционалы и метод случайных сил в теории турбулентности // ЖЭТФ. – 1964. Т. 47, № 5. – С. 1919 –1926.

2. Сычикова Я.А. Влияние состава электролита на величину порогового напряжения начала порообразования фосфида индия // Физическая инженерия поверхности. - 2010. – Т.8, №3. – С. 259 – 264.

3. Сичікова Я.О., Кідалов В.В., Балан О.С., Сукач Г.О. Тестурування поверхні фосфіду індію // Журнал нано- і електроної фізики. – 2010, №1. – С. 84 – 88.

4. Сичікова Я.О., Кідалов В.В., Сукач Г.О., Кірілаш О.І. Методика отримання та дослідження морфології поруватих шарів p-InP та p-GaAs // Електроніка та зв'язок. – 2010. – Т. 4, № 57. – С. 34 – 36.