[發明專利]一種GaAs光電陰極的化學清洗方法

在審

• 申請號: 201710324608.3
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107123582A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 張益軍;馮琤;張翔;張景智;錢蕓生;張俊舉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01J9/12
• 分類號: H01J9/12;B08B3/08;B08B3/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 吳茂杰

技術領域

本發明屬于半導體光電發射材料制備技術領域，具體涉及一種凈化效果好，光譜響應高的GaAs光電陰極的化學清洗方法。

背景技術

砷化鎵(GaAs)光電陰極在可見光和近紅外區域具有較高的響應能力和較小的暗發射電流，因此在微光夜視成像器件中得到了廣泛應用。GaAs光電陰極作為現代微光夜視器件的核心組成部分，決定了器件的光譜響應范圍以及整體性能。對GaAs光電陰極來說，陰極的制備工藝直接決定了陰極的光電發射性能。

目前，大多數制備GaAs光電陰極的工藝仍采用的是先清洗后激活的制備過程。GaAs表面極易吸附O₂、H₂O、CO、CO₂等活性成分，并形成由電荷轉移而引起的新表面成分，表面由此存在自然氧化物和碳化物。如果不去除這些污染，GaAs光電陰極的壽命，穩定性和陰極激活靈敏度將受到嚴重影響。因此需要進行表面凈化處理，來盡量減少陰極受到的污染。通常通過脫脂、濕法化學清洗等工序來完成GaAs凈化。

常用的濕法化學清洗包括：1、利用硫酸和雙氧水混合溶液和鹽酸溶液對GaAs陰極表面進行化學清洗(Z.Liu,Y.Sun,F.Machuca,P.Pianetta,W.E.Spicer,and R.F.W.Pease,Preparation of clean GaAs(100)studied by synchrotron radiationphotoemission,Journal of Vacuum Science&Technology A:Vacuum,Surfaces,and Films,2003,21(1):212-218)。該方法可以有效去除GaAs表面的碳、Ga的氧化物和As的氧化物，但是由于硫酸溶液腐蝕性強，對GaAs陰極表面結構破壞較大。2、利用氫氟酸溶液對GaAs陰極表面進行化學清洗(M.Ohno,Y.Ishii,and S.Miyazawa,Effect of Photoirradiation of GaAs Surface during HF Treatment,Journal of the Electrochemical Society,1984,131(10):2441-2443)。該方法可以有效去除GaAs表面的氧化物，但是在GaAs表面仍殘留較多的碳。3、利用鹽酸和異丙醇混合溶液對GaAs陰極表面進行化學清洗(O.E.Tereshchenko,S.I.Chikichev,A.S.Terekhov,Atomic structure and electronic properties of HCl–isopropanoltreated and vacuum annealed GaAs(100)surface,Applied Surface Science,1999,142:75-80)。該方法可以明顯去除GaAs表面的碳，但是去除GaAs表面氧化物的效率較低。

總之，現有技術存在的問題是：對GaAs光電陰極的化學清洗，凈化效果不夠好，影響GaAs光電陰極的光譜響應。

發明內容

本發明的目的在于提供一種GaAs光電陰極的化學清洗方法，凈化效果好，光譜響應高。

實現本發明目的的技術方案為：

一種GaAs光電陰極的化學清洗方法，包括如下步驟：

(10)脫脂清洗：將GaAs光電陰極置入有機溶劑，進行超聲波脫脂清洗；

(20)刻蝕清洗：將經過脫脂清洗的GaAs光電陰極置入刻蝕液，進行刻蝕清洗；

(30)去離子水沖洗：將經過刻蝕清洗的GaAs光電陰極用離子水進行沖洗，得到清潔的GaAs光電陰極。

優選地，所述(10)脫脂清洗步驟具體為：

將GaAs光電陰極依次置入四氯化碳、丙酮、無水乙醇和去離子水進行超聲波脫脂清洗。

優選地，所述(10)脫脂清洗步驟中，超聲波清洗時間不少于5分鐘。

優選地，所述(20)刻蝕清洗步驟包括：

(21)氫氟酸刻蝕：將經過脫脂清洗的GaAs光電陰極置入氫氟酸溶液，刻蝕時間不少于5分鐘；

(22)混合液刻蝕：將經過氫氟酸刻蝕的GaAs光電陰極置入鹽酸異丙醇混合溶液，刻蝕時間不少于5分鐘。

優選地，所述鹽酸異丙醇混合溶液中，鹽酸溶液HCl含量為36％～38％，鹽酸與異丙醇的體積比為1：10。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：