鍺單晶的化學(xué)鈍化研究.pdf

1、鍺氧化物尤其是GeO2由于其較差的電學(xué)性能和穩(wěn)定性能,以及去除工藝的復(fù)雜性,歷來被視為阻止鍺半導(dǎo)體器件進(jìn)一步廣泛應(yīng)用的阻礙。近來亞態(tài)非化學(xué)計量比的氧化物GeOx層受到很多學(xué)者的關(guān)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(yīng)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(xué)方法對鍺片表面進(jìn)行了處理,在樣品表面獲得了GeOx層。以微電導(dǎo)少子壽命測試儀和X射線光電子能譜儀測試結(jié)果作為依據(jù),對各個

2、影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,比較不同工藝條件下的鈍化效果。結(jié)合隨機(jī)成鍵模型和桑德森電負(fù)性方法為基礎(chǔ)進(jìn)行了理論模擬,對濕化學(xué)鈍化效果的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了機(jī)理分析。本文得出的主要研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　 1.單獨(dú)利用氧化劑進(jìn)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(dǎo)電類型的樣品進(jìn)行處理。樣品反應(yīng)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(jìn)行機(jī)理分析,鈍化效果實(shí)現(xiàn)是由于氧化劑將氧原子與表面的懸掛鍵結(jié)合,使樣品表面的懸掛鍵密度減少,進(jìn)而減少雜質(zhì)能級的密度。結(jié)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(dǎo)電類型的樣品進(jìn)行處理。樣品反應(yīng)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(jìn)行機(jī)理分析,實(shí)驗(yàn)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(dāng)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(yīng)此時鍺氧化物的化學(xué)價范圍為+2～3。
　　 3.由XPS分析可知:對于先氧化后溶解的實(shí)驗(yàn),氫氟酸只是溶解作用:對于混合溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),可以通過改變氫氟酸體積分?jǐn)?shù)