Сичікова Я.О.

Бердянський державний педагогічний університет

Формування глибоких отворів в монокристалічному

фосфіді індію р-типу

Формування глибоких отворів заданої форми в монокристалічному фосфіді індію часто необхідно при виготовленні мікромеханічних датчиків на його основі. При цьому глибина отвору повинна складати не менше декількох десятків мікрон, а приріст лінійних розмірів по глибині повинен бути мінімальним. Іншими словами, необхідно забезпечити вертикальність стінок отворів по всій глибині.

З іншого боку, як показали дослідження механізма формування поруватого InP, зростання пори починається в тій точці поверхні пластини, в якій з якоїсь причини спостерігається висока локальна концентрація дірок [1]. При цьому стінки пори залишаються вертикальними до тих пір, поки не змінюється режим формування або (і) структура самої пластини.

Очевидно, що необхідну локальну концентрацію дірок можна створити тільки в тому випадку, якщо вони не є основними носіями, тобто в фосфід індію n-типу. Взагалі кажучи, вважається, що ефекти пороутворення InP спостерігаються тільки в кристалах n-типу. В роботі [2] вказується, що в аналогічних умовах анодної поляризації матеріали p-типу травляться однорідно без утворення пір. Проте останнім часом з'являються повідомлення різних наукових груп про формування поруватої структури на поверхні фосфіду індію р-типу. Так, роботі [3] було показано, що можливе формування поруватої поверхні на р-InP (100) в розчині 1 M HBr в темряві, час травлення 600 с, щільність струму 125 mA/cm² Розмір пір склав близько 300 - 400 нм. Утворені пори проростають углиб кристала перпендикулярно поверхні паралельними каналами. Однак порувата поверхня при цьому покрита оксидним шаром, видалення якого можливе в потоці N₂.

При травленні кристалів n-типу вдалося встановити, що процес пороутворення спостерігався при різних складах травника навіть при невеликому часі травлення (менше 5хв) і низькій щільності струму (менше 30 мА/см²).

Принципово відрізнялася поведінка кристалів p-типу під час електрохімічного травлення при тих же умовах. Вдалося отримати порувату структуру задовільної якості тільки при використанні соляної кислоти (концентрація не менше 5%) при щільності струму 100 - 200 мА/см² і часу травлення від 15 хв і вище. При цьому використовувався режим додаткового освітлення зразків вольфрамової лампою під час електролітичного травлення.

На рис. 1 наведена схема для фотоелектрохімічного травлення зразків фосфіду індію р-типу.

Рис. 1. Установка для фотоелектрохімічного травлення p-InP:

1 – контрольний електрод, 2 – катод, 3 – пластина монокристалічного InP, 4 – омічний контакт, 5 – збираюча лінза,

6 - вольфрамова лампа потужністю 200 Вт

Світло від вольфрамової лампи 6 падає на збираючу лінзу 5. Після проходження збираючої лінзи паралельний пучок світла падає на поверхню кристалу 3 під кутом 45⁰. Омічні контакти 4 до р-InP створювалися шляхом напилення Aq/Zn на зворотну сторону напівпровідникової пластини. На катоді - платина 2, площа 1 см². Так як енергія кванта світла (видиме випромінювання) більше ширини забороненої зони напівпровідника InP (1.344 eV), то у приповерхневій зоні відбувається генерація неосновних носіїв, це призводить до зміни потенціалу напівпровідника. При поглинанні світла напівпровідником InP р-типу в приповерхневій області утворюються електрони та дірки. В результаті викривлення зонної діаграми на межі розділу «напівпровідник – електроліт» дірки уходять вглиб напівпровідника, а електрони накопичуються на поверхні. Ці електрони взаємодіють з монокристалом фосфіду індію. У результаті на поверхні утворюються вільні атоми фосфору. Вільні атоми фосфору та індію уходять в розчин, при цьому відбувається процес утворення пір.

Література:

1. Сычикова Я.А. Зависимость конфигурации пористого слоя фосфида индия от концентрации носителей заряда / Я.А. Сычикова, В.В. Кидалов, Г.А. Сукач // Журнал нано- и электронной физики. - 2010. - Т. 2, № 4. - С. 75-81.

2. Tsuchiya H. Electrochemical formation of porous superlattices on n-type (100) InP / H. Tsuchiya, M. Hueppe, T. Djenizian, P. Schmuki // Surface Science. – 2003. Vol. 547. – Р. 268 - 274.

3. Schlierf U. Structural and optical properties of p-InP (100) anodized in halogenic acids / U. Schlierf, D. J. Lockwood, M. J. Graham, P. Schmuki // Electrochimica Acta. - 2004. – Vol. 49, №1. – P. 1743 – 1749.