Сичікова Я.О.

Бердянський державний педагогічний університет

АНІЗОТРОПНЕ ТРАВЛЕННЯ ФОСФІДУ ІНДІЮ

Більшість сучасних технологій побудовано на отриманні та використанні нових матеріалів. В останні роки все більшу увагу привертають наноструктури, завдяки тому, що вони володіють цілим рядом унікальних властивостей і мають величезні перспективи технологічного застосування (створення надвеликих інтегральних схем, опто- та наноелектроніка, мікроінтегральная сенсорика). Головним чином, інтерес до дослідження поруватих нанорозмірних напівпровідникових структур пов'язаний з квантово-розмірними ефектами в нанокристалах, одним з найважливіших проявів яких є фотолюмінесценція у видимій області спектра. Серед напівпровідникових поруватих матеріалів найбільш добре досліджено поруватий кремній. Для нього неодноразово отримано залежності параметрів поруватого шару від технологічних умов отримання [1,2]. В даний час робляться спроби створити аналогічні поруваті шари на напівпровідниках групи А3В5: GaAs, GaP, InP. Відомо, що процес травлення відбувається з різною швидкістю по різних кристалографічних площинах. Форма пор залежить від орієнтації поверхні. Формування глибоких отворів заданої форми на монокристалічному фосфіді індію часто необхідно при виготовленні мікромеханічних датчиків на його основі.

Властивості напівпровідникових та металевих матеріалів можна дослідити, розглянувши електронну структуру цих матеріалів. Із зонної моделі прямо випливає картина атомних рівнів енергії. Коли мова йде про напівпровідники, обговорюються два типи зарядів – дірки та електрони. У результаті струм в напівпровідниках складається з двох компонентів:

- рухливих дірок у валентній зоні;

- рухливих електронів у зоні провідності.

Електрони можуть бути збуджені у зоні провідності електрично, термічно або оптично. Однак є ще один метод для генерації носіїв заряду в напівпровідниках – легування кристалів. Легування постає у додаванні різних хімічних елементів у напівпровідник. Найпростішим випадком є введення елементів п’ятої групи (донорів) або третьої групи (акцепторів).

Нелеговані напівпровідники відомі як власні, а леговані – домішкові. Леговані напівпровідники, у яких домінуючими носіями заряду є електрони, називають n-типу, якщо носієм заряду є дірка – р-типу. Для n-типу рівень Фермі лежить трохи нижче зони провідності, для р-типу – трохи вишче валентної зони. В залежності від рівня легування напівпровідників рівень Фермі може бути розташованим в забороненій зоні, або у валентній чи зоні провідності. Крім того, під час травлення кристалу рівень Фермі залежить від виду електроліту, він змінюється при прикладенні зовнішнього потенціалу.

Для отримання кристалів з регульованими електрофізичними властивостями застосовують легування фосфіду індію електрично активними домішками. S, Se, Te, Si, Ge, Sn застосовують для отримання монокристалів n-типу, Zn и Cd – відповідно р-типу. Фосфід індію кристалізується у гратці типу сфалериту.

Початкова стадія електрохімічного розчинення однакова для кристалів InP з різною кристалографічної орієнтацією. При накладенні до електролітичної осередку зовнішньої напруги починається травлення тих областей, де спостерігається наявність поверхневих дефектів. При відсутності таких відбувається хаотичне утворення пор по всій поверхні кристалу. Утворюється нерегулярний тонкий шар пор (0,5 – 5 нм). На наступному етапі починається ріст пор вглиб підкладки. На цьому етапі кінетику утворення пор визначатиме кристалографічна орієнтація кристаллу.

В даній роботі досліджено кристалічну структуру фосфіду індію. Поверхні А (In) та В (Р) характеризуються відмінними поверхневими хімічними зв’язками. Це зумовлює анізотропію властивостей кристалу фосфіду індію. Рідинне травлення кристалів InP, є анізотропним. Швидкість хімічної реакції між травником і твердим тілом залежить від кристалографічного напрямку. Продемонстровано залежність форми ямок травлення фосфіду індію від орієнтації поверхні напівпровідника. Запропоновано механізм формування пор заданої форми.

Література

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.