Сычикова Я.А.

Бердянский государственный педагогический университет

Пороутворення у кристалах фосфіду індію з різною концентрацією основних носіїв заряду

Поведінка напівпроводніка при електрохімічній обробці залежить від типу і концентрації основних носіїв. При цьому слід мати на увазі, що електрохімічна реакція супроводжується рядом сполучених хімічних реакцій, від співвідношення швидкостей яких залежить кінцевий результат електрохімічної обробки напівпровідника.

Для експерименту використовували зразки монокристалічного n-InP (111) з концентрацією вільних носіїв заряду в інтервалі від 8х10¹⁶ см^-3 до 1,6х10¹⁹ см^-3. Всі зразки обробляли при однакових умовах : щільність струму j= 80 мА/см², час травлення t = 20 хв, електроліт HF : H₂O = 1 : 1.

В результаті експерименту вдалося встановити, що при коннцентрації домішки в кристалах n-InP(111) менш ніж 1,6х10¹⁶ см^-3 пороутворення не спостерігається. Для зразків будь-якого типу провідності та орієнтації поверхні збільшення рівня легування до концентрацій 1,6х10¹⁹ см^-3 і вище призводило до руйнування поверхні.

Розглянемо три зразки, процес травлення яких призвів до формування більш-менш якісного поруватого шару. Характеристики та морфологія цих зразків наведено у таблиці 1 та на рисунку 1.

Таблиця 1. Досліджувані зразки та їх характеристики

зразок	Тип провідності	Орієнтація поверхні	n, см^-3 концентрація носіїв заряду	Легуюча домішка
1	n	(111)	1,6х10^17	S
2	n	(111)	4х10^17	S
3	n	(111)	2,3х10^18	S

Рис. 1. Морфологія поруватих зразків n-InP (111) з концентрацією домішки 1,6х10¹⁷ см^-3 (зразок 1), 4х10¹⁷ см^-3 (зразок 1), 2,3х10¹⁸ см^-3 (зразок 1)

В таблиці 2 наведено деякі характеристики поруватих шарів досліджених зразків та особливості їх морфології.

Табл. 2. Особливості морфології досліджуваних поруватих зразків

зразок	def , мкм ефективний діаметр пори (максимальне значення)	h, мкм товщина поруватого шару (максимальне значення)	p, % Поверхнева поруватість	особливості конфігурації поруватої поверхні
1	0,5	0,5	20	пори розташовані хаотично, майже однакового розміру , поруватий шар дуже тонкий
2	0,3	20	30	пори орієнтуються вздовж кристалографічних напрямків, пори поєднуються між собою неглибокими довгими (5 мкм) канальцями
3	0,1	35	50	поверхня сильно перетравлена, має губчату структуру

Аналізуючи дані таблиці 2, можна зробити таке спостереження – з ростом легування кристалу ефективний діаметр пори зменшується, а їх концентрація лінійно росте. Таку поведінку поверхні кристалу під час розчинення можна пояснити збільшенням кількості точкових дефектів, які стають ядрами утворення пор. Процес травлення концентрується на дні пори, тому при збільшенні кількості початкових пор, відбувається розчинення кристал саме в напрямку перпендикулярному поверхні (тобто в об’єм кристалу).