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摘要
本研究研究了各种去除氮化镓中污染物的表面清洗技术。螺旋电子谱(AES)分析用于监测表面污染物的存在，原子力显微镜(AFM)用于监测表面粗糙度。AES分析表明，氢氧化钾能有效去除碳(C)。比较盐酸、氢氧化钾和(NH4)2S在水溶液中清洗的氮化镓表面的地形；研究发现，在(NH4)2S中清洗的表面清洁最好，C和O、RMS粗糙度和Ga/N比均最低。通过在真空中加热样品，几乎完全去除C和O。
介绍
湿蚀和干蚀刻方法广泛用于去除表面污染物的表面制备。此外，金属化前衬底表面的形貌对用于制造用于紫外线检测的肖特基势垒二极管的超薄金属的连续性有影响。在金属化之前，氮化镓已经使用化学品对基质进行湿和干洗。干洗方法会损坏表面，通常使材料电不适合。各种表面分析技术，如螺旋电子谱(AES)、x射线光电子谱(XPS)、低能电子衍射(LEED)和二次离子质谱(SIMS)已被用于鉴定表面污染物、氧化物、金属颗粒和重建。原子力显微镜(AFM)已被用于监测表面清洁度作为地形的函数。
在这项工作中，我们研究了氮化镓表面的化学清洗，并用原子力显微镜和原子发射光谱法对结果进行了评估。研究了各种去除氧和碳的湿化学方法。我们特别报道了氯化氢、氢氧化钾和(NH4)2S对氮化镓表面的影响。此外，我们给出了热清洗结果。
实验
本研究中使用的所有样品都是从同一晶片上切割下来的，因为与其他半导体相比，氮化镓生长技术尚未成熟。采用超声波冲洗以确保清除表面上的所有松散碎屑。所有清洁使用的设备由纯石英玻璃和特氟隆制成。湿化学清洗后，立即将样品装入AES。
热清洗是通过将脱脂样品安装到加热器块上并装入AES，PHI 549型中来完成的。分析是在室温23℃下进行的，连续监测表面温度至1100℃。在此阶段停止加热过程，以避免氮化镓分解到原子发射光谱系统中。
结果和讨论
从随机选择的5毫米5毫米脱脂区域到(NH4)2S清洁表面的原子力显微镜图像如图。 这些图像，连同相应的线轮廓，表明在每一种清洁方法之后，所研究的氮化镓表面的形貌的差异。生长的表面已经脱脂，以处理包装污染物。如图2所示，生长表面具有针状突起。使用Rt，我们比较了从突起到陨石坑的不同特征。根据Rt测量，脱脂样品表面突起的平均高度为20.05 nm，如所示表2。第二个表面，如图。1(b)，在王水中清洗，显示出突起消失和坑的出现，这些坑是六边形的，Rt值降低到2.5 nm。这一观察表明，迄今为止使用的化学物质能够作用于脱脂表面上的突起，通过显示晶体的六方结构来表征氮化镓。
图1 AFM图像取自选定的5mm氮化镓表面的5mm*5mm区域，以及相应的线条轮廓
比较HCl和(NH4)2S的AES表面扫描，发现在GaN表面使用HCl降低了O峰，添加了Cl，并且(NH4)2S的使用防止了表面的再氧化，添加了少量的S，并且减少了Cl污染物。这个结果进一步证实了使用的重要性。
为了进一步分析清洁后的表面，将镓氮比和均方根表面粗糙度绘制为清洁方法的函数，如图5所示。均方根表面粗糙度和表面污染物之间存在关系，从而影响镓氮比。生长的表面显示出非常高的表面粗糙度和镓氮比，最干净的表面显示出最低的表面粗糙度和镓氮比。因此，随着表面的清洁，表面粗糙度随着镓氮比的提高而降低，这意味着所使用的化学物质已经蚀刻氮化镓表面以去除污染物。
结论
总之，用原子力显微镜和原子发射光谱法对不同溶液湿法化学清洗氮化镓的效果进行了表征。原子力显微镜结果表明，氮化镓表面粗糙度受表面清洗方法的影响。表面缺陷由不同的蚀刻化学物质表征，其中(NH4)2S产生无缺陷界面。原子发射光谱法显示污染物为碳和氧，使用含氯和硫的化合物，会在表面留下氯和硫。该结果提供了足够的关于去除表面污染物的信息；化学计量；表面粗糙度和化学蚀刻。使用(NH4)2S防止了表面的再氧化，并进一步从氮化镓表面去除了氯。氢氧化钾能有效去除表面的碳。表面的硫和氯的作用可以增强金属对氮化镓表面的附着力，从而提高器件质量。需要进一步的工作来发现不同的清洗程序对材料的光学特性和器件的电学特性的影响。
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