摘要

基于 可以使用GaAs 作为化学传感器，其表面必须进行化学改性。GaAs 表面液相中分子的可重复吸附需要控制的蚀刻程序。应用了几种分析方法，包括衰减全反射和多重内反射模式 (ATR/MIR) 中傅里叶变红外光谱 (FTIRS)、高分辨率电子能量损失光谱(HREELS)、X 射线光电子能谱 (XPS) 和原子用于分析不同的湿蚀刻程序GaAs (100) 样品力显微镜 (AFM)。粉末状氧化物（Ga2O3、As2O3 和 As2O相比之下，振动和 XPS 光谱中表面氧化物引起的不同特征的分布。这里描述的蚀刻程序，即使用低浓度 HF 溶液中的砷氧化物和脂肪族污染物的数量大大降低，氧化镓被完全去除。

介绍

GaAs (100) 表面具有较高的表面能。因此，它们具有很强的反应性和化学稳定性。GaAs (100) 表面不同氧化物的化学表现有问题，因为光谱只通过红外光谱和高分辨率电子能量损失 (HREELS) 3 多次鉴定氧化物，并在X 射线光电子能谱 (XPS) 值存在。

上述方法从未比较过表面成分和粗糙度的结果。事实上，这些方法主要用于分子束外延 (MBE)， 580 °C 真空下的热清洗温度以上 GaAs 样品进行退火来进行第二步氧化物消除。工作，因为我们对在环境温度下从液体溶液中吸附感兴趣，所以不进行第二步。为了为我们的目的选择最合适的湿法蚀刻，我们使用上述一些程序研究了湿法蚀刻的 GaAs (100) 表面。此外，必须研究分子和溶剂(即水)对基材组成和形态的吸附作用。

样品制备

GaAs 样品在丙酮中超声 5 分钟，然后在乙醇中清洗。脱脂样品后，用不同的程序浸泡在水溶液中（成分按体积比例给出）：

(a) H2SO4 : H2O2 : H2O (4: 1: 1: 1at 70 °C） 10分钟，然后用盐酸 5分钟，再冲洗 5秒；

(b) 改良的 RCA 处理：NH4OH : H2O2 : H2O (1:1:

100) 5 分钟，然后漂洗 5 秒，然后再用 NH4OH : H2O2 : H2O (1:1: 30) 处理5 分钟，然后冲洗5 秒；

(c) HCl : H2O (1:1) 1分钟，冲洗 1分钟；

(d) HF：H2O5 秒，冲洗3 秒。

DIW 一直用于冲洗步骤。

将样品浸入 中H2O2 中 30 秒，然后在 DIW 在表面氧化过程中冲洗 2分钟。然后用氮气流干燥样品，通过 HREELS 和/或 XPS 分析样品在氩气氛围下转移到 UHV 室内，并在氮气流下引入。

清洗玻璃器皿时要特别小心，避免污染，防止洗涤剂离子(如 NaC 和磷酸盐)的存在。仔细清洗后，在沸水去离子水浴中漂洗所有玻璃器皿 1.5 小时。

结论

本研究的目标是建立一种制备方法，以确保传感器技术在 GaAs (100) 表面有机层吸附良好。我们专注于比较不同的蚀刻程序，确定其化学成分和形态的表面质量。通过不同的方法研究 GaAs 样品，通过与粉末氧化物分析中获得的那些进行比较，获得了表面氧化物的 ATR/MIR 和 XPS 分配。为了改进分析，还使用过氧化氢对 GaAs 晶片氧化并蚀刻，以便更容易识别不同的氧化物。还发现，有机溶剂脱脂不仅可以去除脂肪污染物，还可以去除一些天然氧化物。

通过 HREELS 和 XPS 分析了极端表面。两种方法都表明，蚀刻后氧化镓的存在可以忽略不计，氧化砷仍然保留在表面。XPS 还显示蚀刻氧化物厚度从 1.6 纳米减少到 0.1 纳米。还确定了 HF 浓度对表面最终质量的影响，即化学成分和粗糙度。AFM 图像显示采用不同的湿蚀刻方法（HF、HCl 或 NH3)蚀刻表面粗糙度很低。 观察到三种程序蚀刻样品HREELS 光谱中 GaAs (100) 强表面声的存在也证明了非常规则的表面。

图6 砷和镓XPS区域（2p3/2 和3d) 在GaAs样品:原始(完整符号)，1% HF处理(空符号)d 区域配有双峰。为了明确起见，只标记了它GaAs组件双峰AlK? 辐射和90的TOA记录光谱

图1 粉末三氧化二镓(粗线)、三氧化二砷(线)和五氧化二砷(虚线) FTIRS 光谱

图2 脱脂后 GaAs (100) 表面 ATR/MIR 光谱。负峰和正峰分别与去除和不同物种的出现有关