Сычикова Я.А.

Бердянский государственый педагогический университет

Анализ влияния состава электролита на формирование регулярной пористой структуры фосфида индия

Электрохимические методы обработки полупроводников и, в частности, фосфида индия по-прежнему рассматриваются как весьма пер¬спективные. Это связано в первую очередь с тем, что указанные методы позволяют добиться равномерной по всей пло-щади обработки поверхности полупроводниковой пластины и од¬новременно, при необходимости, проводить локальный процесс со строго контролируемой скоростью.

Настоящая работа посвящена исследованию влияния состава электролита на формирование por-InP, что является актуальным с точки зрения управления диаметром пор, степенью пористости и толщиной пористого слоя.

Анализ морфологии испытуемых образцов, полученный при помощи сканирующей электронной микроскопии (SЕМ), показал, что во всех случаях наблюдалось активное порообразование. В условиях, когда порообразование оказывается доминирующим электрохимическим процессом, протекающем при заданной величине поляризующего напряжения на монокристаллическом полупроводниковом аноде, стационарная конфигурация поверхности пористого слоя формируется к моменту достижения максимальной плотности тока.

Травители на основе HCl позволяют получить слой, состоящий в основном из нанопор.

Рис. 1 демонстрирует упорядоченный ансамбль пор, который образовался на подложке из монокристаллического фосфида индия, обработанного в растворе соляной кислоты.

Рис. 1. Морфология InP n-типа с концентрацией примеси 2,3х1018см-3 в 5% растворе HCl

Поры проросли по всей поверхности слитка. Размер пор составляет в среднем 40нм, что свидетельствует о том, что данная структура является наноразмерной. Размер стенок между порами находится в пределах (5 - 10)нм. Степень пористости составляет приблизительно 45% от общей площади образца.

Морфология пористых образцов, полученных при использовании плавиковой кислоты, демонстрирует сетку мезо- или макропор. Образование таких пор часто связывают с выходом дефектов и дислокаций на поверхность кристалла. Глубина пористого слоя при этом составляет 20–40мкм.

В ряду галогенид-ионов минимальное значения напряжения начала образования всегда соответствует аниону фтора. Морфология пористых образцов, полученных при использовании плавиковой кислоты, демонстрирует сетку мезо- или макропор. Образование таких пор часто связывают с выходом дефектов и дислокаций на поверхность кристалла. При этом часто наблюдается значительное перетравливание поверхности (рис.2).

Рис.2. Морфология n-InP (111), электролит HF: H2O=1:1, j=80 мА/см2, t=10мин.

Пористая поверхность демонстрирует развитую морфологию с образовавшимися массивными ямами травления. Такая поверхность имеет огромную эффективную площадь по сравнению с монокристаллическим аналогом, однако не является достаточно качественной для использования в качестве подложки для получения гетероструктур. В данном случае, для уменьшения влияния электролита на формирование пористой поверхности, целесообразно изменить режимы травления (время, плотность тока) на более мягкие, либо использовать более разбавленный раствор травителя.

При добавлении в этот раствор этанола величина порогового напряжения начала порообразования значительно увеличивается, при этом пористый слой имеет более качественную структуру, что выражается в уменьшении размера пор.

Список литературы

1. Spiecker E. Morphology, interface polarity and branching of electrochemically etched pores in InP / E.Spiecker, M.Rudel // Phys. Stat. Sol. (a). – 2005. – № 202 (15). – Р. 2950 – 2962.

2. Suchikova Y.A. Morphology of porous n-InP (100) obtained by electrochemical etching in HCl solution / Y.A. Suchikova, V.V. Kidalov, G.A. Sukach // Functional Materials. – 2010. – Vol.17, №1. – P. 1 – 4.

3. Сычикова Я.А. Влияние типа аниона электролита на морфологию пористого InP, полученного методом электролитического травления / Я.А. Сычикова, В.В.Кидалов, Г.А. Сукач // Журнал нано- і електронної фізики – 2009. – Т. 1, № 4. – С. 69 – 77.