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本文介绍了水和溴在砷化镓上的共吸附实验，并将其与H2O-Br2蚀刻剂溶液中砷化镓的重现实验进行了比较，因为这些模型实验肯定与实际的湿式化学处理并不相同，模型实验的结果可用于解释再现实验收集的数据。因此两种实验方法的结合可以更详细地了解半导体的表面蚀刻。在本文中，我们将首先结合这两种实验方法研究溴-h2O溶液中砷化镓蚀刻的结果。
实验是在一个自制的电化学室中进行的，由标准玻璃元素在惰性、干燥、无碳n2气氛下建造，该玻璃腔室被直接连接到一个集成的超高真空(UHV)系统上，该装置的示意图如图所示1，XPS测量使用了PHI5700多技术系统，该系统附加到一个分配室，安装在配电室上的还包括LEED系统，我们将在这里介绍用该设备进行的第一次重现实验。
图 1
在水吸附过程中Ga(a)和As(b)的三维核水平如图所示2，在120eV的电子束激发和在室温下解吸后，得到了最上面的光谱，测量数据以点表示，底部的光谱是从一个新切割的，干净的表面获得的如图所示，两个三维核心水平的发射可以分为两个分量，分别分配给来自体原子和来自表面原子的发射。对于所有的BE差异，以各物种排放的最大值作为参考点。
图 2
随着溴沉积量的增加，AsBr3和GaBr3组分的排放量越来越强，它们的强度随着溴吸附在表面的数量的增加而增加，这表明与砷化镓底物的反应在一定的覆盖范围内没有饱和，
随着对水的额外吸附，形成了一种新的组分，它与Ga和As、氧化镓(DBE=1.6eV)和三氧化二砷(DBE=2.8eV)的天然氧化物具有相同的结合能差，识别这个组件是很困难的。这个数量级的结合能仅在氧化的块体材料中发现，而氧吸附实验显示了较低的位移组分，在共吸附实验中，似乎形成了类似球状的氧化镓-Ga(OH)3和三氧化二砷-As(OH)3混合物，而在o2吸附实验中，仅仅插入到砷化镓键中。随着沉积水量的增加，氧化物的排放就越强，同时溴化物的排放也就越弱。
图 4
当溴被吸附在表面的Br上时(图4)显示了两个组分，它们可以被分配到Br的两种不同的氧化态，通过将水共吸附到预吸附的溴上，Br发射的BE提高了约0.5eV，这是由于共吸附的水将吸附的Br种进行了溶剂化。温度由于在吸附实验中，可以控制所呈现的水量，因此可以逐步观察到吸附过程，从这些实验中，知道水分子最初解离，并以与Ga结合的OH基团和与As结合的h基团存在，通过吸附大量的水，可以在表面发现分子吸附的水分子（冰层），在退火过程中，最初形成的物种砷化氢倾向于用过量的水来水解，这导致了实验中观察到的As氧化物的形成。在模型和重现实验中，不同化学位移线的相对强度的微小差异，显然不是由于反应机理的不同，而是由于同一表面反应的偏离过程
此外，在所进行的两个实验中，反应物种的相对浓度(h2o/GaAs)和随后的表面溶解/蒸发损失并没有可比性。通过在蚀刻溶液或吸附质混合物中加入溴，表面被氧化得更强烈，此外在光谱中可见更高的氧化态，同样从光谱推导出的表面成分在模型和重现实验中相似，最终得到的主要表面成分具有可比性，
对于单独与水的反应，实验获得的表面组成受到不同表面浓度和表面物种的溶解/蒸发速率的影响。此外，还必须考虑到复杂反应速率及其对温度的依赖性的影响。例如，As优先丢失，从表面消失，并形成了富含ga2o3的表面氧化物，在重现实验中，我们没有在表面检测到基本的As，而在模型实验中，在室温退火时，As（和额外的氧化镓）是由于砷化镓和三氧化二砷的反应而形成的。
从我们的结果来看，溴蚀刻过程中的中间反应其高活性溴的产生是由于表面原子的氧化 反应性插入GaAs结合和形成 反应性GaBrx和AsBrx物种，那么很可能是由Br (Ga)的低结合能驱动的，中间形成的溴化物是水解和更稳定的镓氧和砷氧键 (氧化物)形成。最终达到的表面成分取决于随后产生的有效溶解/蒸发过程，这在吸附和再生实验中有所不同。
我们已经证明，结合吸附实验和液体溶液的重现，可以更详细地了解表面反应步骤和所涉及的不同过程，模型实验允许通过改变实验条件如吸附条件和温度来逐步研究所涉及的反应，重现实验得到了一个达到的表面成分有效的实验蚀刻条件所使用，通过比较结果，验证了模型实验与湿式化学蚀刻条件下的近似水平。因此，随着实验条件的进一步变化，半导体湿化学蚀刻的机制可以在微观水平上详细阐明。