GaAs光电阴极的化学清洗方法研究(3)
研究认为， GaAs（110）表面不存在重构，只有一种（1×1）结构。这种表面的As 原子相对 Ga 原子向外移动 0.65Å，Ga-As 键弯曲 27°。研究发现，GaAs极易吸附如 O、CO、H2O、NO等活性成分，并发生电荷转移而形成新的表面成分，原因在于GaAs表面存在大量悬空键[12]。因此，其化学组成一直为人们所关注。
二十世纪七十年代光电子能谱技术的发展，使得人们对表面化学组成的分析成为可能。通过对光电子内层能级的分析，一般都将 GaAs 的表面组成描述为 As2O5、As2O3、Ga2O3的混合物，或者类-As2O5、类-As2O3和类-Ga2O3的化学组成。这些表面组成都是无定形的。Thurmond及其合作者，通过将 GaAs和As2O3混合在一起，在高温下退火 48 小时，得到了 Ga-As-O 三元相图。研究发现，GaAs 与 As2O3及 As2O5会按如下反应式反应：
As2O3+2GaAs → Ga2O3+ 4As
3As2O5+ 10GaAs → 5Ga2O3+ 16As
这样 Ga2O3和As就是平衡体系的稳定相。
一些研究表明，GaAs 中的砷的氧化过程如下：
GaAs→单质砷 (As0）→As2O (As1＋）→AsO (As2+ ）→As2O3 (As3+)→As2O5 (As5+)
GaAs 中的镓的氧化过程如下：
GaAs→GaO (Ga1＋）→GaO(Ga2+）→Ga2O3 (Ga3+).
目前，尽管对GaAs表面组成已有一些认识，但仍有许多争论和疑问，不仅对氧化物的具体组成存在疑问，对不同氧化物的排列方式也有争论，有人认为是混合在一起的，有人认为最表面为 Ga2O3然后才是 As2O3，As则存在于靠近本体的界面处。此外，对氧化物组成分析也存在很大差别，因此，对于同一种化合物，不同作者给出的结合能数值却相差很大，有的甚至相2eV。此外，表面反应机理还够了解，反应是如何进行的，是 Ga 先反应还是 As 先反应，或者是二者同时反应，目前争论还比较多。
1.3 国内外对GaAs光电阴极的表面清洗的研究概况
1.4本课题研究背景及主要工作
国内对GaAs光电阴极材料及其清洗方法的研究，总体来讲，缺乏系统研究，认知程度还较低。因此本课题选择GaAs光电阴极材料及其化学清洗方法作为研究对象，对于了解GaAs的表面特性，改善GaAs光电阴极制备工艺以及提高我国微光器件性能具有重要意义。
本文主要工作有：研究GaAs基片、GaAs外延片表面氧化物等污染物的成分；研究不同湿法化学清洗方法对GaAs基片、GaAs外延片表面氧化物等污染物的作用；研究获得GaAs材料富As表面的优化湿法化学清洗方法。
本课题采用的研究手段有：一、X射线光电子能谱(XPS)分析方法。通过XPS测量光电阴极材料结合能、表面化学计量比等，进一步研究GaAs基片、外延片表面氧化物的成分；二、采用多种不同的湿法化学清洗方法，如按照一定配比的硫酸混合溶液、盐酸混合溶液、氢氟酸混合溶液、氨水混合溶液对GaAs光电阴极材料进行清洗。清洗步骤：1）去油脂；2）兆声波清洗；3）湿法化学腐蚀；4）去离子水冲洗；三、在学习和掌握X射线光电子能谱测试技术基础上，利用PHI 5000 VersaProbe II扫描X射线光电子能谱仪对GaAs光电阴极材料原始表面的氧化物和污染物进行定性和定量分析，通过比较分析，获得最优化表面化学清洗方法。