Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 74 стр.

     2.3.5.   Механизм анодного растворения кремния в разбавленных растворах HF

     При анодном перенапряжении до 0.2 В (до критической плотности тока) в растворе,
содержащем 0.1 моль/л HF и 0.9 моль/л NH4F, кремний р-типа окисляется до Si (II), коричне-
вая аморфная пленка не образуется, хотя водород выделяется. На основании этого Мемминг
и Швандт [32] предложили иной механизм электрохимической реакции анодного растворе-
ния кремния до Si (II) с участием воды вместо HF:
     Si + 2H2O + 2e+ → Si(OH)2 + 2H+.                                             (2.41)
      Они, как и Тарнер, предусматривают реакцию диспропорционирования Si(OH)2, одна-
ко, предполагают, что быстрее идут химические реакции:
     Si(OH)2 + 2H2O → ↑H2 + Si(OH)4 → SiO2 + H2O,                                 (2.41а)
     Si(OH)2 + 2HF → ↑H2 + Si(OH)2F2.                                             (2.41b)
      На поверхности кремниевого анода формируется оксидная пленка из-за недостаточной
скорости подвода HF к аноду. На это указывают: отклонение зависимости ток – напряжение
от уравнения Тафеля; отклонение зависимости анодного тока вращающегося дискового элек-
трода из p-Si от скорости его вращения от уравнения Левича (1.57) [32]. Возможно, это связа-
но с формированием на аноде тонкой пленки SiO⋅xH2O.
     При перенапряжении более 0.2 0.3 В в том же растворе выделения Н2 не наблюдается,
кремний окисляется до Si (IV) согласно суммарной реакции:
     Si + 4H2O + 4e+ → Si(OH)4 → SiO2 + H2O.                                      (2.42)
     Для электрохимической части реакции (2.42) Р. Мемминг и Г. Швандт [32 ] предложи-
ли детальную схему, соответствующую схеме Геришера (cм. рис. 2.4). На поверхности крем-
ниевого анода образуется пленка SiO2 высокого сопротивления, и скорость анодного раство-
рения кремния р-типа и высоколегированного n-типа определяется концентрацией фторид-
ионов и скоростью их подвода к поверхности анода.


     2.4.     АНОДНОЕ РАСТВОРЕНИЕ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ

     2.4.1.   Особенности электрохимии полупроводниковых соединений

     Из широкого круга полупроводниковых соединений в настоящее время большой инте-
рес представляют двойные соединения р-элементов III и V групп периодической системы эле-
ментов (соединения АIIIВV), некоторые халькогениды и оксиды переходных металлов, ряд
тройных соединений типа АIIВIVС2V. В отличие от элементных полупроводников электрохимия
полупроводниковых соединений усложняется из-за наличия двух или более видов атомов, по-
лярности связей, анизотропии кристалла, отклонений от стехиометрии и т.п. Так, например,
кристаллы соединений АIIIВV (соединения алюминия, галлия, индия с фосфором, мышьяком и
сурьмой) имеют кубическую решетку цинковой обманки (сфалерита). В них атом одного вида,
например, элемента А, лежащий в плоскости (111), в одном направлении имеет три связи с
тремя атомами элемента В, в противоположном направлении – одну связь с одним атомом
элемента В. После резки и травления пластинки такого полупроводника, большие поверхно-
сти которой параллельны плоскости (111), на ней в основном остаются атомы, более прочно
связанные тремя связями с объемом. В случае, например, арсенида галлия на стороне А та-
кой пластины будут оставаться атомы галлия (плоскость (111)А, галлиевая сторона), а на
противоположной стороне В пластины – атомы мышьяка (плоскость (111)В, мышьяковая
сторона). Очевидно, что физические, физико-химические и, следовательно, электрохимиче-
ские свойства этих противоположных поверхностей должны быть различными.

                                            74