Левченко І. В. Взаємодія InAs, InSb, GaAs, GaSb з водними розчинами (NH4)2Cr2O7−HBr−розчинник

Встановлено закономірності хімічного розчинення напівпровідникових кристалів InAs, InSb, GaAs, GaSb в бромвиділяючих травильних композиціях на основі (NH4)2Cr2O7. Визначено вплив компонентного складу систем (NH4)2Cr2O7−HBr−С6Н8О7 (20 % та 40 %-на), (NH4)2Cr2O7−HBr−С4Н6О6 (27 % та 40 %-на), (NH4)2Cr2O7−HBr−С3Н6О3, (NH4)2Cr2O7−HBr−С2Н4(ОН) та (NH4)2Cr2O7−HBr−Н2О на характер процесу розчинення кристалів та побудовано 28 діаграм “склад розчину – швидкість травлення”. На основі оцінки якості отриманої поверхні виділено склади поліруючих і неполіруючих розчинів у концентраційному діапазоні (в об.%): (2-22) (NH4)2Cr2O7:(10-98) HBr:(0-80) розчинник. Показано, що збільшення вмісту окисника супроводжується зростанням швидкості розчинення арсенідів та антимонідів, а збільшення вмісту розчинника – зменшенням загальної швидкості травлення. Визначено вплив гідродинамічних умов та температури на механізм і швидкість травлення зразків. Встановлено дифузійну та/або змішану природу процесу розчинення напівпровідників. Застосування методу диску, що обертається, дозволяє контролювати швидкість взаємодії реагентів і товщину видаленого шару. На основі температурних залежностей розраховано значення уявної енергії активації (Еа = 1,25-23,53 кДж/моль) і встановлено кінетичну компенсаційну залежність між величиною уявної енергії активації та передекспоненційного множника. За результатами досліджень стану поверхні методами рентгеноструктурного аналізу та мікро-раманівської спектроскопії встановлено, що розчинення кристалів у поліруючих травниках супроводжується формуванням чистої поверхні. Стехіометричне співвідношення [AIII]/[BV] на поверхні кристалів свідчить про те, що досліджувані травильні композиції сприяють рівномірному розчиненню елементів напівпровідників незалежно від їх природи. Методом атомно-силової мікроскопії підтверджено формування надгладкої поверхні підкладок (шорсткість поверхні, Ra = 0,2-9,3 нм) після їх розчинення в поліруючих травильних сумішах. Показано, що хіміко-динамічне полірування збільшує шорсткість поверхні, в порівнянні з хіміко-механічним поліруванням. Розроблено серію низько-швидкісних (v = 0,1-10,4 мкм/хв) розчинів, які характеризуються поліруючими властивостями та забезпечують контрольоване зняття порушеного шару.