鍺單晶的化學鈍化研究.pdf

1、鍺氧化物尤其是GeO2由于其較差的電學性能和穩(wěn)定性能,以及去除工藝的復雜性,歷來被視為阻止鍺半導體器件進一步廣泛應用的阻礙。近來亞態(tài)非化學計量比的氧化物GeOx層受到很多學者的關注。但是研究主要側(cè)重于GeOx作為形成鍺納米晶體前驅(qū)物方面的應用,而鍺氧化物在鍺單晶鈍化方面的研究卻鮮見報道。
　　 本論文采用濕化學方法對鍺片表面進行了處理,在樣品表面獲得了GeOx層。以微電導少子壽命測試儀和X射線光電子能譜儀測試結果作為依據(jù),對各個

2、影響因素進行了系統(tǒng)的分析,比較不同工藝條件下的鈍化效果。結合隨機成鍵模型和桑德森電負性方法為基礎進行了理論模擬,對濕化學鈍化效果的實現(xiàn)進行了機理分析。本文得出的主要研究結果總結如下:
　　 1.單獨利用氧化劑進行處理。分別利用硝酸溶液、過氧化氫溶液作為氧化劑,分別對不同導電類型的樣品進行處理。樣品反應后樣品少子壽命最高為n型:75μs;p型:50.27μs(未處理樣品的少子壽命分別為n:49.57μs,p:32.8μs)。利用X

3、PS測試進行機理分析,鈍化效果實現(xiàn)是由于氧化劑將氧原子與表面的懸掛鍵結合,使樣品表面的懸掛鍵密度減少,進而減少雜質(zhì)能級的密度。結果還顯示,鈍化效果并不是來自于+4價態(tài)鍺氧化物GeO2而是GeOx(1＜x＜2)中其它價態(tài)鍺原子的影響。
　　 2.氧化劑和氫氟酸溶液混合處理。利用過氧化氫溶液和氫氟酸溶液二者的混合溶液分別對不同導電類型的樣品進行處理。樣品反應后樣品少子壽命最高為n型:158μs:p型:200μs(未處理樣品的少子壽命

4、分別為n:49.57μs,p:32.8μs)。利用XPS測試進行機理分析,實驗過程受過氧化氫氧化性、氫氟酸選擇溶解性二者的綜合作用。樣品少子壽命隨表面生成氧化層GeOx中x值的變化出現(xiàn)先增加后降低的趨勢。當x取值范圍為1～1.5之間時該層可以對樣品形成較好的鈍化效果。對應此時鍺氧化物的化學價范圍為+2～3。
　　 3.由XPS分析可知:對于先氧化后溶解的實驗,氫氟酸只是溶解作用:對于混合溶液反應的實驗,可以通過改變氫氟酸體積分數(shù)