S-钝化 GaAs(100) 表面的电子特性

一、S钝化GaAs(100)表面的电子特性（论文文献综述）

方城伟^[1]（2020）在《GaAs（100）光电阴极的表面净化评估和工艺优化研究》文中指出GaAs光电阴极因其优良的光电特性,被广泛应用于微光夜视等领域。而GaAs光电阴极的表面净化一直是主要研究热点之一。因国内外各自的制备系统不同以及GaAs阴极材料生长方法的不同,对于GaAs表面净化工艺的研究结果存在差异。在此背景下,本文基于“光电阴极制备与表征超高真空互联系统”,针对GaAs（100）光电阴极的表面净化展开研究,重点围绕阴极表面杂质吸附、清洁工艺优化和净化评估,以此提升负电子亲和势（NEA）GaAs（100）光电阴极的光电发射性能。首先运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,构建了氧原子和碳原子在富As重构GaAs（100）β2（2×4）表面不同位置的吸附模型。通过分析吸附模型的结构变化、功函数、吸附能以及光学性质,发现杂质原子的吸附改变了GaAs（100）表面的电子原子结构,进而影响了As二聚体的稳定性。杂质吸附使得表面功函数均变大,不同位置的吸附结构呈现出不同的吸附能,不同吸附表面光学性质也有所差异。其中氧原子吸附模型中As-O-Ga结构成键最不易被去除,碳原子的吸附会使As二聚体断裂并出现悬空键。其次介绍了课题组新研制的“光电阴极制备与表征超高真空互联系统”,该系统集多种表面分析手段为一体,真空度更高、测控与表征技术更先进。基于系统,设计了一系列表面清洁实验。在课题组原有的化学清洗方法基础上增加了紫外臭氧清洗方法,设计了紫外臭氧处理和去油脂的对比实验、紫外臭氧处理和去油脂的结合实验。在高温加热清洗中,设计了不同温度下的残气分析对比实验和不同温度高温加热的表面分析实验。并介绍了系统表面分析手段在实验中的应用,特别是X射线光电子能谱仪（XPS）的微区分析应用。借助系统的表面分析手段,对各项表面清洁实验进行了评估。利用XPS表面微区分析技术,表征了化学清洗和紫外臭氧结合实验的清洁效果。分析表明,该净化方法使得GaAs（100）表面包括氧化物在内的杂质含量最低,氧化层厚度最小,并形成良好的富砷表面更适用于高温加热清洗。利用四极质谱仪（QMS）对高温加热脱附的残气进行分析,发现某些特定气体如As H3和As2的脱附解吸规律可以作为判断GaAs光电阴极表面清洁度的可靠标准之一。利用XPS和紫外光电子能谱仪（UPS）分析不同温度高温加热后的GaAs（100）表面,表征了表面的化学组成成分和价带谱。最后,对经过不同净化工艺处理后的GaAs（100）光电阴极开展了激活对比实验,对激活后的光电阴极进行了原位表面分析。结合光电流和光谱响应曲线分析,验证了优化后的表面净化工艺可以得到表面更清洁、发射性能更好的光电阴极。

徐雨萌,薄报学,高欣^[2]（2019）在《联氨溶液钝化GaAs（100）表面特性及其发光性能》文中指出为了有效降低GaAs表面态密度,获得稳定的高性能钝化膜,使用联氨溶液钝化GaAs（100）表面。通过光致发光对联氨溶液浓度、Na2S浓度和钝化时间进行了优化。联氨溶液钝化后GaAs样品的PL比未处理的增加了1.22倍。采用X射线光电子能谱和原子力显微镜分析了联氨溶液钝化前后GaAs的表面成分和形貌。结果表明,联氨溶液钝化GaAs表面可以有效地去除表面氧化物,形成均匀、平整的GaN钝化层。通过表面稳定性测试发现,钝化后的GaAs表面在空气中放置数天,光致发光强度未见明显的退化（30 d内PL强度降低7%）,说明钝化后GaAs表面的稳定性良好。

周路,初学峰,闫兴振,杨帆,王欢,郭亮,王超,高晓红,迟耀丹,杨小天^[3]（2018）在《正十八硫醇钝化GaAs（100）表面特性研究》文中进行了进一步梳理为了有效降低GaAs半导体表面态密度,提出了采用正十八硫醇（ODT,CH3[CH2]17SH）进行GaAs表面钝化的方案。首先,分别对GaAs（100）晶片进行了常规硫代乙酰胺（TAM,CH3CSNH2）钝化和正十八硫醇钝化,通过X射线光电子能谱（XPS）对比分析了钝化前后晶片表面的化学成分,然后利用光致发光光谱（PL）对正十八硫醇处理的GaAs（100）晶片进行了钝化时间的优化,最后通过扫描电子显微镜（SEM）测试了钝化前后的晶片表面形貌。实验结果表明:采用正十八硫醇钝化的GaAs（100）表面,相比常规硫代乙酰胺钝化方案,具有更低的氧化物含量和更厚的硫化层厚度;室温钝化条件下,钝化时间越长,正十八硫醇的钝化效果越好,但PL强度在钝化超过24 h后基本达到稳定,最高PL强度提高了116%;正十八硫醇钝化的GaAs（100）晶片具有良好的表面形貌,表面形成了均匀、平整的硫化物钝化层。数据表明正十八硫醇是钝化GaAs（100）表面一种非常有效的技术手段。

周路^[4]（2014）在《高功率半导体激光器抗COD关键技术研究》文中进行了进一步梳理高功率半导体激光器由于体积小、效率高、调制简单等一系列优点,受到广泛的关注和应用。高输出功率和长期可靠性是高功率半导体激光器得以广泛应用的前提,而灾变性光学镜面损伤（COD）一直是限制激光器最大输出功率和可靠性的重要因素。COD的发生主要是由于激光器腔面具有很高的表面态密度,在高光功率密度作用下导致腔面温度迅速升高进而诱发腔面处带隙收缩加剧光子吸收,最后促使腔面烧毁,激光器失效。本论文围绕提高激光器COD阈值这一主题,深入讨论了与之相关的硫钝化技术、氮等离子体清洗技术、AlxNy腔面钝化膜以及量子阱混杂非吸收窗口技术,主要研究内容和研究成果如下：1.开展了湿法硫钝化技术研究。分析了硫钝化的机理以及常规（NH4）2S水溶液钝化GaAs材料的弊端,提出使用有机溶醇类（叔丁醇和异丙醇）代替水作为溶剂,以此来降低硫化层溶解速率,并在此基础上配制出一种新钝化液：（NH4）2S+Se+t-C4H9OH,通过二次离子质谱和光荧光谱等分析手段表明,新钝化液可比常规（nH4）2S水溶液更有效去除氧化物,GaAs表面的光致发光强度相比处理前提高23倍,而且表面生成硒化物和更厚的硫化层,钝化的表面缺陷更少、钝化效果更稳定。2.开展了等离子体清洗技术研究。以辉光放电氮等离子体为清洗源,借助磁控溅射系统和光荧光谱仪,对n-GaAs （100）衬底片进行等离子体清洗研究。为了最大程度地去除样品表面氧化物等沾污,同时又不对样品表面造成新的损伤,分别探讨了工作压强、溅射功率、清洗时间对衬底片发光强度的影响,并在氮气流量40sccm,溅射功率10W,压强4.7Pa,清洗时间为15min条件下,获得最佳清洗效果,GaAs表面的光致发光强度相比处理前提高了17倍。3.开展了腔面钝化膜技术研究。提出以新型AlxNy无氧材料作为激光器腔面钝化膜,结合磁控溅射离子辅助镀膜技术,研究了溅射功率、氮气分压、工作压强对薄膜沉积速率和光学性能的影响。研究发现,优化后的AlxNy薄膜除了具有较好的钝化效果外,也是一种良好的增透材料（中心波长处的剩余反射率低于0.1%）,并具有良好的热特性和弱的光吸收特性,可以作为激光器腔面钝化膜使用；对激光器前后腔面最优反射率进行了模拟分析,并在此基础上溅射沉积了前腔面增透膜和后腔面高反膜,其中Si/SiO2高反膜中心波长附近反射率高达98.6%。4.开展了激光器非吸收窗口技术研究。采用无杂质空位诱导量子阱混杂技术（IFVD）制作了940nm GaInP/GaAsP/InGaAs单量子阱半导体激光器非吸收窗口,借助光荧光谱仪分析了退火温度、介质膜类型、沉积方法和沉积厚度等不同条件对量子阱混杂效果的影响,并通过EC-V法检测了高温退火前后芯片掺杂浓度变化情况,最后成功设计出两套窗口制备方案并进行了实验验证,875℃退火条件下,在增益区和窗口区获得最大24nm的偏移量。5.开展了抗COD激光器制备工艺研究。将优化后的硫钝化、氮等离子体清洗+AlxNy钝化膜和非吸收窗口技术分别应用到激光器制备中,通过大功率半导体激光器综合测试仪测试激光器输出特性,结果表明：硫钝化的激光器,单管平均输出功率2.77W,比普通的无钝化的激光器（1.81W） COD功率提高了53%；氮等离子体清洗+10nmAlxNy钝化的激光器,平均输出功率达到3.27W,比普通的无钝化的激光器COD功率提高了80%,所以相比于湿法硫钝化,氮等离子体清洗结合AlxNy薄膜钝化实际器件的效果要更好些；采用无杂质空位诱导量子阱混杂技术制备的带有非吸收窗口的激光器,由于有效降低了腔面的光吸收,器件抗COD能力明显增加,COD阈值较传统激光器最高提高115%。总之,本论文通过对激光器腔面的钝化工艺和非吸收窗口制备工艺的研究,有效的提高了器件抗COD能力,进一步为激光器的高功率和高可靠性工作提供了保障。

祝传同,张笑言,祝传刚^[5]（2005）在《Fe/S/GaAs（100）界面形成研究》文中进行了进一步梳理为了改善界面费米能级钉扎,运用CH3CSNH2/NH4OH对GaAs（100）表面进行钝化,并对界面的形成过程进行研究。结果表明,经高温退火处理后,S在GaAS（100）表面以GaS的形式存在,没有形成化合物;研究了Fe生长过程中的成键特性和电子态,Fe淀积到S/GaAs（100）表面,引起0.5eV的能带弯曲,Fe与Ga、S发生较强的化学反应,而与As的反映被消弱。随着Fe覆盖度的增加,S原子停留在界面处,起到绝缘层的作用,而As和Ga则存在扩散和偏析现象,Fe在S/GaAs（100）表面以岛状形式生长。

李晓光^[6]（2004）在《砷化镓微波功率场效应晶体管的硫钝化研究》文中研究说明砷化镓的表面钝化是一个长期未能很好解决的问题。八十年代后期出现的硫钝化技术给钝化研究注入了活力，但它的化学稳定性仍不够理想。本论文通过对GaAs MESFET击穿机理和硫钝化机理的研究，用负电荷表面态理论，解释了GaAs MESFET动态击穿特性及硫钝化后栅漏击穿电压增大、源漏饱和电流减小的机理，提出了改善硫钝化稳定性的措施。 GaAs MESFET动态击穿特性测试结果表明，GaAs MESFET的击穿电压随栅极与漏极上所加脉冲电压宽度的增大而增大，这主要是因为表面态的原因。 用（NH4）2Sx溶液进行湿法钝化处理可以除去GaAs表面的氧化物以及多余的As，抑制施主表面态As的反位缺陷AsGa的形成，也就是说，GaAs表面硫钝化可以同时降低Nd和Nd/Na的比值（Nd是施主表面态密度；Na是受主表面态密度）。表面受主态的增多使表面负电荷密度增大，表面聚集的负电荷可以分散漏侧栅边缘处的电力线密度，减弱了栅靠漏一侧的电场强度，击穿电压提高。这是硫钝化GaAs MESFET击穿电压升高的主要机理。 本文分析了硫钝化后源漏饱和电流减小的原因，认为GaAs表面极易被空气中的氧原子氧化，由于Ga-O键比As-O键结合的更紧，Ga原子优先向表面移动，这导致亚表面层成为富As层。过多的As元素会提升GaAs亚表面层AsGa施主缺陷浓度。硫处理去除了GaAs表面的氧化物和多余的As，因此遏制了施主表面态AsGa的形成，降低了Nd和Nd/Na。表面费米能级向价带顶移动，能带弯曲加剧，肖特基势垒高度增加，表面耗尽层变厚，导电沟道变窄，是导致源漏饱和电流下降的主要因素。 利用（NH4）2Sx处理与PECVD氮化硅钝化相结合，研究改善GaAs表面硫钝化稳定性。用SIMS分析结合器件直流特性测试，比较了在不同条件下淀积的氮化硅对GaAs硫钝化表面的作用，特别是淀积温度分别为80℃、80℃/230℃、230℃时对硫钝化效果的影响。在此基础上提出了较佳的钝化条件：先以湿法硫钝化作为GaAs器件表面钝化，再用低温（80℃）SiNx膜保护硫钝化表面，最外层淀积高温（230℃）SiNx膜。200℃退火24小时后，器件的击穿特性基本保持不变，该措施有可能发展成为GaAs器件制造中的一种实用钝化工艺。

任殿胜^[7]（2003）在《砷化镓表面特性及紫外光激发下表面氧化反应研究》文中指出砷化镓（GaAs）半导体材料在国防、卫星通讯等领域有极其重要的作用。但由于砷化镓表面的特殊性和复杂性，限制了该类器件的发展。本文用各种现代表面分析技术着重研究了砷化镓表面的化学特性以及紫外光激发下砷化镓表面的氧化反应，讨论了反应机理，开展了表面处理技术在砷化镓器件中的应用研究。通过研究取得如下成果：建立了一套用XPS准确测量砷化镓表面化学组成、氧化层厚度的测量方法。研究发现自然氧化层主要由Ga2O3、As2O5、As2O3及元素As组成，表面明显富镓，而且表面晶体完整性越差，表面自然氧化层越厚；而氧化层越厚镓砷比越大。首次尝试了用有机溶剂作为Na2S和（NH4）2S处理介质，对砷化镓表面进行硫钝化处理。结果表明，砷化镓表面硫化层厚度与所用溶液的极性有关，用极性小的有机醇（乙醇和异丙醇）作溶剂可以得到更厚的硫钝化层。首次用软硬酸碱理论解释了实验现象，即：溶剂改变了含硫物质（Lewis碱）的软硬度，使之能与GaAs表面相匹配。首次系统地研究了紫外光激发下，反应气氛、紫外光源强度、样品与光源距离、辅助臭氧增强装置等对砷化镓表面氧化反应的影响，并对砷化镓表面的氧化反应过程进行了较深入的探讨。研究发现，紫外光激发下， GaAs表面生成了氧化膜，同时清除了表面污染碳。一定时间内，氧化膜中的镓砷比可以与基体完全保持一致；随着反应时间的延长，更有利于As氧化物的形成。用此方法获得了具有一定的化学稳定性的，适合于器件制备的钝化层。首次发现该反应分两个阶段，并提出紫外光激发的砷化镓表面氧化反应的实质是光催化反应。首次成功地将“紫外光/臭氧处理法”应用于制作GaAs MESFET器件。结果表明，与传统方法比，用“紫外光/臭氧处理法”处理的GaAs晶片，可使器件性能得到改善。提供了砷化镓表面制备的新工艺。

祝传刚^[8]（2001）在《表面S钝化技术与金属/GaAs界面异质结构》文中提出本文详细讨论了GaAs表面S钝化技术的发展过程,总结了近年来人们对S钝化技术的研究成果,并针对该技术在金属/GaAs异质结构领域的广泛应用前景进行了讨论。

徐彭寿,陆尔东,张发培,徐世红,张新夷,赵特季,方容川,金晓峰^[9]（2000）在《国家同步辐射实验室在半导体表面界面方面的研究进展》文中研究表明本文综述了国家同步辐射实验室在半导体表面和界面的同步辐射光电子能谱研究,其中包括碱金属在半导体表面的吸附及其对半导体表面氧化和氮化的催化作用;稀土金属在半导体表面的吸附及其界面形成;Ⅲ-Ⅴ族半导体表面的钝化及其与金属界面研究;半导体表面的磁性超薄膜研究;与Ⅱ-Ⅵ半导体有关的异质结能带排列等。

徐彭寿,陆尔东,张发培,徐世红,张新夷,赵特秀,方容川,金晓峰^[10]（2000）在《NSRL在半导体表面和界面的同步辐射研究进展》文中进行了进一步梳理综述了国家同步辐射实验室在半导体表面和界面的同步辐射光电子能谱研究。其中包括碱金属在半导体表面的吸附及其对半导体表面氧化和氮化的催化作用;稀土金属在半导体表面的吸附及其界面形成;Ⅲ-Ⅴ族半导体表面的钝化及其与金属界面研究;半导体表面的磁性超薄膜研究;与Ⅱ—Ⅵ族半导体有关的异质结能带排列。

二、S钝化GaAs(100)表面的电子特性（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、S钝化GaAs(100)表面的电子特性（论文提纲范文）

（1）GaAs（100）光电阴极的表面净化评估和工艺优化研究（论文提纲范文）

（2）联氨溶液钝化GaAs（100）表面特性及其发光性能（论文提纲范文）

（3）正十八硫醇钝化GaAs（100）表面特性研究（论文提纲范文）

（4）高功率半导体激光器抗COD关键技术研究（论文提纲范文）

（6）砷化镓微波功率场效应晶体管的硫钝化研究（论文提纲范文）

（7）砷化镓表面特性及紫外光激发下表面氧化反应研究（论文提纲范文）

（8）表面S钝化技术与金属/GaAs界面异质结构（论文提纲范文）

四、S钝化GaAs(100)表面的电子特性（论文参考文献）

• [1]GaAs（100）光电阴极的表面净化评估和工艺优化研究[D]. 方城伟. 南京理工大学, 2020(01)
• [2]联氨溶液钝化GaAs（100）表面特性及其发光性能[J]. 徐雨萌,薄报学,高欣. 发光学报, 2019(10)
• [3]正十八硫醇钝化GaAs（100）表面特性研究[J]. 周路,初学峰,闫兴振,杨帆,王欢,郭亮,王超,高晓红,迟耀丹,杨小天. 发光学报, 2018(02)
• [4]高功率半导体激光器抗COD关键技术研究[D]. 周路. 长春理工大学, 2014(07)
• [5]Fe/S/GaAs（100）界面形成研究[J]. 祝传同,张笑言,祝传刚. 青岛大学学报(工程技术版), 2005(02)
• [6]砷化镓微波功率场效应晶体管的硫钝化研究[D]. 李晓光. 河北工业大学, 2004(03)
• [7]砷化镓表面特性及紫外光激发下表面氧化反应研究[D]. 任殿胜. 天津大学, 2003(04)
• [8]表面S钝化技术与金属/GaAs界面异质结构[J]. 祝传刚. 青岛大学学报(自然科学版), 2001(03)
• [9]国家同步辐射实验室在半导体表面界面方面的研究进展[A]. 徐彭寿,陆尔东,张发培,徐世红,张新夷,赵特季,方容川,金晓峰. 中国真空学会科技进步奖（1994-2000）得奖人员论文集, 2000
• [10]NSRL在半导体表面和界面的同步辐射研究进展[J]. 徐彭寿,陆尔东,张发培,徐世红,张新夷,赵特秀,方容川,金晓峰. 自然科学进展, 2000(02)

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