多元电化学沉积GaAs薄膜研究
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摘要
根据电化学原理，采用电化学沉积方法，在自行设计及制作的
电解装置中，以石墨作为阳极材料，SnO_2导电玻璃、不锈钢和SnO_2/Al
作为阴极衬底材料，在配制的简单盐溶液中，进行GaAs和AlGaAs
薄膜生长条件系列实验。用X射线衍射仪、X射线波谱仪和日本岛
津EPMA-1600和EPMA-8705电子探针对薄膜的形貌、结构和成分进
行分析和判定，得到了化学计量比接近1：1的GaAs薄膜以及
Al_xGa_(1-x)As薄膜所希望的X值的最佳电化学沉积参数。本文从理论
上阐述了两种或两种以上元素电化学共沉积的原理，并对GaAs薄
膜成分与电化学沉积参数（溶液浓度、PH值、离子的浓度比、电
流密度、阴极材料）的依赖关系、GaAs薄膜的性能作了研究，为
获得实用的GaAs薄膜材料打下了基础。
In the light of the principle of electrochemistry , a series of experiments
about the condition of GaAs films and AlGaAs films growth have been made by
electrochemisuy deposition method .These experiments have been carried out
with graphites as anode materials and conducting glass of tin dioxide ,stainless
steel and aluminium foil of tin dioxide as cathode substrate materials in
electrolyzers designed and made by ourselves and in the solution of compounded-
simple sal. Topography ,structure and composition of films have been analysed
and determined by x-ray diffractometer ,x-ray photoelectron spectroscope and
Japan Daojing EPMA-1600 and EPMA-8705 electron microprobe and we have
obtained the optimum electrochemistry deposition parameters which help the
stoichiometry ratio of GaAs films to close to 1:1 and the x value to be what
the Al,~Ga,~As1 films are hoped. The principle of electrochemistry deposition at
the same time of two or more than two kind of element has been set forth in tenns
of theory . The dependent relation of the composition of GaAs films with
electrochemistry deposition parameters (solution density, PH value, ratio of ion
density and cathode material) and the property of GaAs films have also been
studied in this paper,which have laid the foundation for the materials of practical
GaAs films to be obtained.
电解装置中，以石墨作为阳极材料，SnO_2导电玻璃、不锈钢和SnO_2/Al
作为阴极衬底材料，在配制的简单盐溶液中，进行GaAs和AlGaAs
薄膜生长条件系列实验。用X射线衍射仪、X射线波谱仪和日本岛
津EPMA-1600和EPMA-8705电子探针对薄膜的形貌、结构和成分进
行分析和判定，得到了化学计量比接近1：1的GaAs薄膜以及
Al_xGa_(1-x)As薄膜所希望的X值的最佳电化学沉积参数。本文从理论
上阐述了两种或两种以上元素电化学共沉积的原理，并对GaAs薄
膜成分与电化学沉积参数（溶液浓度、PH值、离子的浓度比、电
流密度、阴极材料）的依赖关系、GaAs薄膜的性能作了研究，为
获得实用的GaAs薄膜材料打下了基础。
In the light of the principle of electrochemistry , a series of experiments
about the condition of GaAs films and AlGaAs films growth have been made by
electrochemisuy deposition method .These experiments have been carried out
with graphites as anode materials and conducting glass of tin dioxide ,stainless
steel and aluminium foil of tin dioxide as cathode substrate materials in
electrolyzers designed and made by ourselves and in the solution of compounded-
simple sal. Topography ,structure and composition of films have been analysed
and determined by x-ray diffractometer ,x-ray photoelectron spectroscope and
Japan Daojing EPMA-1600 and EPMA-8705 electron microprobe and we have
obtained the optimum electrochemistry deposition parameters which help the
stoichiometry ratio of GaAs films to close to 1:1 and the x value to be what
the Al,~Ga,~As1 films are hoped. The principle of electrochemistry deposition at
the same time of two or more than two kind of element has been set forth in tenns
of theory . The dependent relation of the composition of GaAs films with
electrochemistry deposition parameters (solution density, PH value, ratio of ion
density and cathode material) and the property of GaAs films have also been
studied in this paper,which have laid the foundation for the materials of practical
GaAs films to be obtained.
引文
1. B. A. Andersson, C. Azar, J. Holmbergand S. karlsson, Energy, Vol. 23, No. 5, PP 407-411, 1998。
2．万群，秦福等，砷化镓材料的研究与应用现状，一九七七年砷化镓及其它Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体会议文献集，上海科学技术文献出版社，P_(1-20)。
3. H. GR(?)NING, L. CHEN, (?)th. HARTMANN, P. J. KLAR, W. HEIMBRODT, F. HOHNSDORF, J. KOCH. and W. STOLI, phys. stat. sol. (b) 215, 39 (1999)。
4. E. LITWIN-STASZEWSKA, W. TR2ECIAKOWSKI, R. PIOTRZKOWSKI, L. GONZLEZ, and Z. ZYTKIEWICI, phys. stat. sol. (b)211, 565 (1999)。
5. H. M. SHIEH, W. C. HSU, M. J. KAO, C. L. Wu and T. S. Wu, Solid-Sate Electyomics Vol. 36. No. 8, pp 1117-1119 1993。
6. Y. KONISHI, S. T. ALLEN, M. REDOY and M. J. W. RODWELL, Solid-State Electyonic Vol. 36, No. 12, pp1673-1676, 1993。
7. Nicola Bovolon, R. Schultheis, J. E. M(?)ller, P. Zwicknagl and Enrico Zanoni, Senior member, IEEE, IEEE Electron Device Letters, Vol. 19, No. 12, DECEMBER 1998, PP 469-471。
8. Chenmin Hua, Richard M. White, Solar Cell, 1983。P_(206)。
9．邓志杰，王雁，王荣敏，半导体材料的光伏应用现状，半导体技术，P_(7-9)，Vol．25 No．2，2000，4。
10．[日]青木昌治 编著，黄振岗译，《发光二极管》，人民邮电出版社，1977。P_(22)。
11．黄德修，《半导体光电子学》，电子科技大学出版社，1989。P_(50)，P_(52)。
12．高诚辉，电沉积 Ni-Fe-P 合金工艺研究，电镀与环保，第16卷第5期(总第91期)，P_(3-5)。
13．郭忠诚，瞿大成，扬显万，电沉积CeO_2-Ni-W-P-SiC复合镀层组织结构的研究，电镀与涂饰，Vol．19．2000．1。P_(5-8)。
14．任清，电镀锡-铋合金工艺，电镀与精饰，Vol．22，2000，2，(总第131期)。P_(24)。
15. E. M. Kakuno, Rcda Silvva, N. Mattoso, W. H. Schreiner, D. H. Mosca and S. R. Teixeira, J. phys, D: Appl. phys. 32 (1999) 1209-1213。
16．韩爱珍，林逸青，赵永春，高元恺，GaAs薄膜电沉积机理初探，半导体学报，Vol．18，No．5，May，1997。P_(380)。
17．[苏]L．I．安特罗波夫著，《理论电化学》，高等教育出版社，1977。P_5，P_(489)，P_(492)。
18．武汉大学等校编，《无机化学》，上册，第三版，高等教育出版社。P_(423)。
19．浙江大学普通化学教研组编，《普通化学》(第四版)，高等教育出版社，1995，6。P_(?)，P_(170)，P_(?)，P_(470)
20．沈慕昭，《电化学基本原理及其应用》，北京师范大学出版社，1987。P_(247)，P_(253-260)，P_(249)。
21．[美]F．R．朗戈著，《普通化学》，高等教育出版社，1982，12。P_(236)．
22．李荻，《电化学原理》，北京航空航天大学出版社，1989。P_(83)，P_(138)，P_(138)，P_(346)，P_(347)。。
23．[前苏联]Н．Т．库特利亚夫采夫等著，《应用电化学》，复旦大学出版社。P_(238)，P_(242)，P_9。
24．吴维昌、冯洪清、吴开治编译，《标准电极电位数据手册》，科学出版社，1991。P_(105)，P_(27)。
25．吴浩清，李永航，《电化学动力学》，高等教育出版社，施普格林出版社。P_(23-38)，P_(41)。
26．[日]小泽昭弥主编，《现代电化学》，北京化学工业出版社，1995。P_(64-66)。
27．江林才，《电合成》，高等教育出版社，1993。P_(16-19)，P_(28)，P_(25)，P_(26)，P_(46)。
28．J．O’M．博克里斯，D．M 德拉齐克著，《电化学科学》，人民教育出版社，1991。P_(109)。
29．J．A．安迪，《兰氏化学手册》，科学出版社，1991。P_(9-21)，P_(9-6)，P_(4-49)，P_(9-22)．
30．黄德锈、卢风纪，《专业化学》(电子类)，西安交通大学，国防工业出版社，1980．6。P_(386-387)。
31．李深涛，电镀工艺中几个理论问题的研究，电镀与环保，VOL．13NO．6，1993。P_(3-6)。
32．[美]杜经宁，J．W 迈耶，L．C 费尔德曼著，《电子薄膜科学》，科学出版社，1997。P_7，P_(42)
33. Robert, C. Weast, Ph. D. Melvin, J. Astle, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 63rd, 1982-1983。
2．万群，秦福等，砷化镓材料的研究与应用现状，一九七七年砷化镓及其它Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体会议文献集，上海科学技术文献出版社，P_(1-20)。
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19．浙江大学普通化学教研组编，《普通化学》(第四版)，高等教育出版社，1995，6。P_(?)，P_(170)，P_(?)，P_(470)
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23．[前苏联]Н．Т．库特利亚夫采夫等著，《应用电化学》，复旦大学出版社。P_(238)，P_(242)，P_9。
24．吴维昌、冯洪清、吴开治编译，《标准电极电位数据手册》，科学出版社，1991。P_(105)，P_(27)。
25．吴浩清，李永航，《电化学动力学》，高等教育出版社，施普格林出版社。P_(23-38)，P_(41)。
26．[日]小泽昭弥主编，《现代电化学》，北京化学工业出版社，1995。P_(64-66)。
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28．J．O’M．博克里斯，D．M 德拉齐克著，《电化学科学》，人民教育出版社，1991。P_(109)。
29．J．A．安迪，《兰氏化学手册》，科学出版社，1991。P_(9-21)，P_(9-6)，P_(4-49)，P_(9-22)．
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32．[美]杜经宁，J．W 迈耶，L．C 费尔德曼著，《电子薄膜科学》，科学出版社，1997。P_7，P_(42)
33. Robert, C. Weast, Ph. D. Melvin, J. Astle, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 63rd, 1982-1983。