Сычикова Я.А., Кидалов В.В., Балан А.С., Коноваленко А.А.

Бердянский государственныйпедагогический университет

Формирование пористой структуры p-InP

Фосфид индия – технологически важный материал для создания лазеров, диодов, солнечных батарей. В настоящее время особое внимание уделяется изучению свойств пористого InP, так как он является очень важным материалом для создания свето-эмиссионных диодов и солнечных батарей. В данной работе рассматривается механизм получения регулярной пористой структуры р-InP, который заключается в использовании метода фотоэлектрохимического травления. Благодаря использованию режима освещенности образцов во время анодизации становится возможным получить регулярную равномерную сетку макропор на поверхности фосфида индия р-типа.

Для эксперимента были выбраны образцы монокристаллического р-InP, выращенные по методу Чохральского в лаборатории компании «Molecular Technology GmbH» (Берлин). Толщина образцов 1мм. Пластины были вырезаны перпендикулярно оси роста и отполированы с обеих сторон. Кристаллы подвергались механической и химической полировке. Ориентация поверхности выбранных пластин (100). Образцы легировались Zn до концентрации носителей заряда 2,3х10¹⁸ см^-3.

В качестве электролита был выбран раствор соляной кислоты (концентрация кислоты в воде 2,5%, 5%, 7%, 10%, 15%, 20%). Эксперимент проводился при комнатной температуре. Образцы освещались вольфрамовой лампой мощностью 200Вт на расстоянии 10 см от поверхности образца, освещенность пластин была равномерной со всех сторон.

Следует отметить, что при тралении n-InP формирование пористой структуры наблюдается при разных концентрациях электролита, времени, плотности тока. Принципиально отличалось поведение кристаллов p-типа во время электрохимического травления при тех же условиях. Удалось получить пористую структуру удовлетворительного качества только при использовании соляной кислоты (концентрация не меньше 5%) при плотностях тока 100-200мА/см² и времени травления от 15 мин и выше. При этом использовался режим дополнительного освещения образцов вольфрамовой лампой во время электролитического травления.

Рис.1 демонстрирует морфологию пористого образца p-InP, полученного в 5% растворе соляной кислоты при плотности тока 150мА/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 200нм. На наш взгляд, подобные поры обязаны своим появлением выходу на поверхность кристалла дислокаций и микродефектов, места возникновения которых являются благоприятными для образования пор.

Рис.1. Морфология пористого p-InP, полученного в 5% растворе соляной кислоты при плотности тока 150мА/см², время травления 15мин, дополнительный режим – освещение вольфрамовой лампой.

Методом EDAX был установлен химический состав элементов на поверхности данного образца (рис.2). По результатам этих данных можно сделать вывод, что на поверхности пористого p-InP не образовалось 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.

Рис.2. Химический состав элементов на поверхности пористого p-InP

При травлении р-InP без использования режима освещения, резкого повышения анодного тока не наблюдалось. Это говорит о том, что процесс травления не сопровождался активным порообразованием. Подтверждением этого факта может служить также и морфология поверхности, снятая на СЕМ. Отсюда следует, что одним из определяющих факторов, ответственного за образование пор р-InP в растворе соляной кислоты, является использование подсветки образцов во время травления.