Abstract
Ⅲ－Ⅴ 族半導體是非常重要的光電材料，在MISFET、microwave oscillators、光電池等方面極具應用潛力。從過去的研究得知，電化學技術及程序在今日的電子工業中應用非常文泛，尤其在許多製程上，半導體/ 電解液界面的光電化學性質已被公認為目前發展的關鍵所在。但是這方面的研究，國外尚在起步階段，國內才關開始注意到這方面問題的嚴重性。所以，選擇InP 和 GaAs 二種常用的材料，首度嘗試這方面的研究。基於過去XPS 應用上的限制，在本實驗中成功地利用X 射束廣角繞射(WAD) 和小角度繞射(GAD) 兩種技巧，不但完整地確立表面產物的化學組成，並且帶來許多有關結構特性的重要訊息。這些對於製程上電性機構的解釋，奠立了良好的的基石，並藉中間產物的鑑定，對於電化學機構的建立亦提供了強而有力的證據。除了XRD 外，並配合ICP ，SEM ，開路電位測量等分析技巧，對此二材料於HCI 和H-兩種性質迥然不同的酸中的行為，進行其半導體/ 電解液界面的光電化學性質的研究。於此，不但了解陰離子、光子、酸濃度等實驗參數對反應的影響效應，並得以推測化合物半導體溶解的途徑與各因素間的關係，此機構不但可解釋InP 於HCI 中特有的光電現象，並且亦能圓滿闡明 GaAs 截然不同的光電行為。半導體的陽極處理亦為MIS 系統製程上所應用的方式之一。所以，對這方面的研究，選擇InP 進行其極化測量並配合 XRD、XPS 等表面分析工具。由於首次研究，故一切實驗於暗室進行，以簡化光子參與的效應。從半導體/ 電解液界面反應途徑與電位的關係，而得以確立反應系統中所參與的氧化/ 還原對及推知各動力曲線分佈情形，並證實InP 於HCI 中的反應性質，實屬電化學行為才是。過去對化合物半導體在水溶液系統中之行為，預作理論的評估的方式，是將組成元素各目的相圖分別作平衡組成的預測，這樣的作法，忽略了組成元素間相互作用的可能性，導致錯誤的判斷。以由熱力學的初步分析，顯示這種作法對InP-H2O 系統從能量觀點來研究各反應進行的傾向時，會造成不當的分析。基於這方面考慮，重新建立了 的E-PH 相圖，不但可解釋InP 在Ⅲ-Ⅴ族材料中最顯著的鈍態行為的原因，並且XRD, ICP等實驗數據與此理論的預測非常吻合。