论文摘要
锗氧化物尤其是GeO2由于其较差的电学性能和稳定性能,以及去除工艺的复杂性,历来被视为阻止锗半导体器件进一步广泛应用的阻碍。近来亚态非化学计量比的氧化物GeOx层受到很多学者的关注。但是研究主要侧重于GeOx作为形成锗纳米晶体前驱物方面的应用,而锗氧化物在锗单晶钝化方面的研究却鲜见报道。本论文采用湿化学方法对锗片表面进行了处理,在样品表面获得了GeOx层。以微电导少子寿命测试仪和X射线光电子能谱仪测试结果作为依据,对各个影响因素进行了系统的分析,比较不同工艺条件下的钝化效果。结合随机成键模型和桑德森电负性方法为基础进行了理论模拟,对湿化学钝化效果的实现进行了机理分析。本文得出的主要研究结果总结如下:1单独利用氧化剂进行处理。分别利用硝酸溶液、过氧化氢溶液作为氧化剂,分别对不同导电类型的样品进行处理。样品反应后样品少子寿命最高为n型:75μs; p型:50.27μs （未处理样品的少子寿命分别为n: 49.57μs, p: 32.8μs）。利用XPS测试进行机理分析,钝化效果实现是由于氧化剂将氧原子与表面的悬挂键结合,使样品表面的悬挂键密度减少,进而减少杂质能级的密度。结果还显示,钝化效果并不是来自于+4价态锗氧化物GeO2而是GeOx （1<x<2）中其它价态锗原子的影响。2氧化剂和氢氟酸溶液混合处理。利用过氧化氢溶液和氢氟酸溶液二者的混合溶液分别对不同导电类型的样品进行处理。样品反应后样品少子寿命最高为n型: 158μs; p型: 200μs （未处理样品的少子寿命分别为n: 49.57μs, p: 32.8μs）。利用XPS测试进行机理分析,实验过程受过氧化氢氧化性、氢氟酸选择溶解性二者的综合作用。样品少子寿命随表面生成氧化层GeOx中x值的变化出现先增加后降低的趋势。当x取值范围为11.5之间时该层可以对样品形成较好的钝化效果。对应此时锗氧化物的化学价范围为+23。3由XPS分析可知:对于先氧化后溶解的实验,氢氟酸只是溶解作用;对于混合溶液反应的实验,可以通过改变氢氟酸体积分数很好地控制生成物GeOx层中x的值。进而产生不同的钝化效果。4理论模拟。得出随x值增加,锗片表面氧化层中各个单元基团相对含量和结合能的变化曲线。与实际结果结合分析,得出取得较好钝化效果时GeOx中各个单元基团的相对含量。