Сычикова Я.А., Кидалов В.В., Гайчук А.С., Коноваленко А.А.

Бердянский государственный педагогический университет

Образование островков оксидов на поверхности пористого фосфида индия

В настоящее время активно развиваются исследования в области получения пористых структур полупроводников. Особое место в этом ряду занимает InP в связи с перспективами использования его в качестве подложек для выращивания различных гетероструктур, на основе которых создаются эффективные источники излучения. Целью данной работы является изучение химического состава пористого слоя фосфида индия, выращенного путем электрохимического травления на монокристаллической подложке.

В результате селективного электрохимического травления фосфида индия образуется пористый слой с развитой морфологией: размер пор от единиц до сотен нанометров, глубина прорастания до 35 мкм, пористость приблизительно 20% от общей площади исследуемых образцов.

Очевидно, что с процессами, вызывающими модификацию рельефа поверхности, связано изменение её химического состава. Химический анализ поверхности пористого InP показал нарушение стехиометрии исходного кристалла. К тому же, на поверхности образца появились атомы кислорода и незначительная доля атомов фтора. На наш взгляд, это свидетельствует об образовании так называемых собственных оксидов InP. Известно, что возможно образование следующих термодинамически стабильных оксидов In(PO₃)₃ , InPO₄ , InPO₃ , In₂O₃ , P₂O₅.

Сведения о химическом составе пористых образцов, полученные с использованием метода EDAX свидетельствуют о том, что не происходило непосредственного заполнения пор раствором, использовавшегося в качестве электролита. Рентгеноспектральный анализ слоев не показал наличия в составе элементов, присутствующих в электролите, за исключением небольшой доли фтора (1 – 2%) и кислорода, возникновение которого на поверхности образцов может быть связано с взаимодействием пористой поверхности с атомарным кислородом воздуха (напомним, что образцы подвергались естественному старению в течение трех дней).

На рис.1 приведена морфология пористой поверхности InP, на которой отчетливо видно образование кристаллитов, размером от единиц до сотен микрометров. Кристаллиты располагаются по поверхности кристалла хаотично, т.е. без преимущественных мест скопления.

Рис. 1. Изображение пористой поверхности n-InP (111) с образовавшимися кристаллитами

Однозначно говорить о том, какие именно соединения присутствуют в кристаллитах, очень тяжело. Это связано с практической неразличимостью ионов F^- и O^2- в твердых фазах. При помощи рентгеноструктурного анализа различить атомы фтора и кислорода не удается из-за близости факторов атомного рассеяния. По-видимому, состав кристаллитов определяется наличием нескольких соединений (оксидов, фторидов и др.). В пользу данного предположения свидетельствует также различный размер островков (от единиц до сотен микрометров), слоистая структура, наличие на их поверхности пузырьков.

Рис. 2 (а, б) демонстрирует, что кристаллиты представляют собой цветкообразные соединения, имеющие кристаллическую структуру.

Рис. 2. Цветкообразная структура кристаллитов.

Анализируя рис. 2б, можно сделать вывод о том, что кристаллиты прорастали неоднородными слоями. Толщина нижних слоев составляет единицы микрометров, верхних приблизительно 15 – 20 микрометров. Таким образом, можно утверждать, что данные структуры образовывались во время травления вследствие химической реакции между полупроводником и электролитом. Дифрактометрические исследования выполненные на дифрактометре ДРОН-3М, показали, что содержание оксидов на поверхности пористого фосфида индия составляет не более 5%.