摘要
為了能夠使用基於 GaAs 的器件作為化學感測器，它們的表面必須進行化學改性。GaAs 表面上液相中分子的可重複吸附需要受控的蝕刻程式。應用了幾種分析方法，包括衰減全反射和多重內反射模式 (ATR/MIR) 中的傅立葉變換紅外光譜 (FTIRS)、高解析度電子能量損失光譜 (HREELS)、X 射線光電子能譜 (XPS) 和原子用於分析用不同溼蝕刻程式處理的 GaAs 樣品的力顯微鏡 (AFM)。透過與粉末狀氧化物（Ga2O3、As2O3 和 As2O5）相比，振動和 XPS 光譜中存在的表面氧化物導致的不同特徵的分配。這裡描述的蝕刻程式，即，使用低濃度 HF 溶液的那些，大大減少了砷氧化物 表面中存在的砷氧化物和脂肪族汙染物的數量，並完全去除了氧化鎵。
關鍵詞： 砷化鎵 ；氧化物；溼蝕刻；ATR/中紅外；XPS; 人力資源；原子力顯微鏡
介紹
GaAs 表面具有高表面能。1 因此，它們具有很強的反應性和化學穩定性。GaAs 表面上存在的不同氧化物的化學表徵是有問題的，因為僅透過紅外光譜和高解析度電子能量損失光譜 (HREELS) 3 對氧化物進行了幾次鑑定，並且在X 射線光電子能譜 (XPS) 值存在。
上述所有方法在表面成分和粗糙度方面的結果從未進行過比較。事實上，這些方法主要用於分子束外延 (MBE)，其中應透過在 580 C 的熱清潔溫度以上真空下對 GaAs 樣品進行退火來進行第二步氧化物消除。工作，因為我們對在環境溫度下從液體溶液中吸附感興趣，所以不進行第二步。為了為我們的目的選擇最合適的溼法蝕刻，我們使用上述一些程式研究了溼法蝕刻的 GaAs 表面。此外，必須研究隨後從液體溶液中吸附分子、溶劑（即水）對基材組成和形態的作用。
樣品製備
GaAs 樣品先在丙酮中超聲 5 分鐘，然後在乙醇中清洗。脫脂後的樣品隨後透過將它們浸入水溶液中使用不同的程式進行蝕刻（成分按體積比例給出）：
(a) H2SO4 : H2O2 : H2O (4: 1: 1 at 70 °C） 10 分鐘，然後用鹽酸 5 分鐘，然後沖洗 5 秒；
(b) 改良的 RCA 處理：NH4OH : H2O2 : H2O (1:1:
100) 5 分鐘，然後漂洗 5 秒，然後再用 NH4OH : H2O2 : H2O (1:1: 30) 處理 5 分鐘，然後漂洗 5 秒；
(c) HCl : H2O (1:1) 1 分鐘並沖洗 1 分鐘；
(d) HF：H2O（不同濃度）5 秒，沖洗3 秒。
DIW 始終用於沖洗步驟。
透過將樣品浸入 H2O2 中 30 秒，然後將其在 DIW 中沖洗 2 分鐘來進行表面氧化。然後用氮氣流乾燥樣品，並將透過 HREELS 和/或 XPS 分析的樣品在氬氣氣氛下轉移到 UHV 室中，並在氮氣流下引入。
在清潔玻璃器皿時要特別小心，以避免汙染並防止來自洗滌劑的離子（如 NaC 和磷酸鹽）的存在。小心洗滌後，將所有玻璃器皿在沸水去離子水浴中漂洗 1.5 小時。
結果和討論
為了識別 GaAs 表面存在的氧化物，使用 FTIRS 和 XPS 研究了一些市售的鎵和砷的粉末氧化物。粉末光譜與 GaAs 表面光譜之間的比較有助於確定表面氧化物的化學計量。
結論
本研究的目標是建立一種製備方法，以確保感測器技術在 GaAs 表面上有機層的良好吸附。我們將這項工作的重點放在比較不同蝕刻程式和確定其化學成分和形態方面的表面質量上。透過不同的方法研究了 GaAs 樣品，透過與粉末氧化物分析中獲得的那些進行比較，獲得了表面氧化物的 ATR/MIR 和 XPS 分配。為了改進分析，還使用過氧化氫對 GaAs 晶片進行氧化，然後進行蝕刻，以便更容易識別不同的氧化物。還發現用有機溶劑進行脫脂不僅可以去除脂肪族汙染物，還可以去除一些天然氧化物。
比較了不同溼法蝕刻方法的作用，並透過 HREELS 和 XPS 分析了極端表面。兩種方法都表明，蝕刻後氧化鎵的存在可以忽略不計，並且氧化砷仍然保留在表面上。XPS 還顯示蝕刻將氧化物厚度從 1.6 奈米減少到 0.1 奈米。還確定了 HF 濃度對錶面最終質量的影響，即其化學成分和粗糙度。AFM 影象顯示，使用不同溼蝕刻方法（HF、HCl 或 NH3）的蝕刻表面具有非常低的粗糙度。在用三種程式蝕刻的樣品中觀察到的 HREELS 光譜中 GaAs 的強烈表面聲子的存在也證明了非常規則的表面。
