本發(fā)明屬于三元化合物半導(dǎo)體材料的腐蝕領(lǐng)域，特別涉及一種CdSiP₂晶體的腐蝕劑與腐蝕方法。

背景技術(shù)：

黃銅礦類(lèi)晶體CdSiP₂，屬于四方結(jié)構(gòu)，點(diǎn)群并且在1μm附近沒(méi)有雙光子吸收，能夠采用1.064μm YAG激光泵浦輸出4μm以上的激光，是一種非常有前景的紅外非線(xiàn)性光學(xué)材料，但生長(zhǎng)高質(zhì)量、大尺寸、無(wú)開(kāi)裂的CdSiP₂單晶仍然非常困難。CdSiP₂晶體的反向熱膨脹性質(zhì)，高熔點(diǎn)(1133℃)，以及采用熔體生長(zhǎng)法生長(zhǎng)時(shí)的高平衡蒸汽壓(約22atm)，容易引起晶體化學(xué)計(jì)量比的偏離，使得初生長(zhǎng)的CdSiP₂晶體中常存在沉淀、包裹物、裂紋和較多的V_p、V_Cd等多種缺陷，甚至發(fā)生爆炸。這些缺陷的存在會(huì)影響晶體各方面的物理性能，從而影響制備器件的性能。

晶體缺陷的實(shí)驗(yàn)觀察方法有很多種，如綴飾法、X射線(xiàn)貌相法、電子順磁共振、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、紅外顯微鏡及金相腐蝕顯示等方法。其中金相腐蝕顯示法是觀察研究晶體缺陷最常用的方法之一，設(shè)備簡(jiǎn)單，易操作。晶體腐蝕過(guò)程可以看做是生長(zhǎng)的逆過(guò)程，不僅可以通過(guò)研究腐蝕過(guò)程反過(guò)來(lái)研究晶體的生長(zhǎng)習(xí)性，較直觀地顯示晶體學(xué)方向，同時(shí)可以通過(guò)腐蝕像的形狀和分布情況來(lái)研究缺陷的數(shù)量和分布情況以及其形成、增值與晶體制備工藝及器件工藝的關(guān)系。為改善晶體生長(zhǎng)工藝，提高器件性能提供線(xiàn)索。

CdSiP₂晶體的金相腐蝕，尤其是擇優(yōu)腐蝕是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，目前尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于CdSiP₂晶體的擇優(yōu)腐蝕劑與腐蝕方法，以便對(duì)CdSiP₂晶體進(jìn)行擇優(yōu)腐蝕，獲得該晶體清晰的腐蝕坑形貌。

本發(fā)明所述CdSiP₂晶體的腐蝕劑，由溴素(液態(tài))、甲醇、硝酸、鹽酸和純凈水配制而成，溴素、甲醇、硝酸、鹽酸和純凈水的體積比為：溴素:甲醇:硝酸:鹽酸:純凈水＝(0.003～0.005):2:4:4:2，所述溴素的質(zhì)量濃度≥99.5％、甲醇的質(zhì)量濃度≥99.5％，硝酸質(zhì)量濃度為65～68％，鹽酸質(zhì)量濃度為35～38％。

上述腐蝕劑中，所述純凈水為去離子水或蒸餾水。

本發(fā)明所述CdSiP₂晶體的腐蝕劑的配制方法：按照所述腐蝕劑的配方分別計(jì)量溴素、甲醇、硝酸、鹽酸和純凈水，然后在常壓、室溫(室內(nèi)自然溫度)下先將溴素溶于甲醇中，再加入硝酸、鹽酸和純凈水并攪拌均勻即形成腐蝕劑。

本發(fā)明所述CdSiP₂晶體的腐蝕方法，使用上述腐蝕劑，步驟依次如下：

(1)腐蝕

將拋光、清洗、干燥處理后的CdSiP₂晶片浸入腐蝕劑中，在常壓、室溫(室內(nèi)自然溫度)下超聲振蕩腐蝕5分鐘～10分鐘取出；

(2)清洗

將從腐蝕劑中取出的CdSiP₂晶片浸入質(zhì)量濃度為5％的NaOH溶液中清洗以終止反應(yīng)，再用純凈水清洗至中性；

(3)干燥

將清洗后的CdSiP₂晶片在常壓下自然干燥或烘干。

上述腐蝕方法中，所述純凈水為去離子水或蒸餾水。

上述腐蝕方法中，若采用烘干的方式對(duì)清洗后的CdSiP₂晶片進(jìn)行干燥，烘干溫度優(yōu)選45℃～65℃，烘干時(shí)間為至少2小時(shí)。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明為CdSiP₂晶體提供了一種優(yōu)質(zhì)的腐蝕劑，實(shí)驗(yàn)表明，使用本發(fā)明所述腐蝕劑和腐蝕方法對(duì)CdSiP₂晶體進(jìn)行腐蝕具有很好的擇優(yōu)腐蝕性，腐蝕后的CdSiP₂晶片在掃描電鏡下可以清晰地顯示出某一晶面的腐蝕坑形貌。

2、本發(fā)明所述腐蝕劑的原料為常規(guī)化學(xué)試劑，成本低，易于獲取，本發(fā)明所述腐蝕劑的配制方法在常壓、室溫下進(jìn)行，且操作簡(jiǎn)單。

3、本發(fā)明所述腐蝕方法在常壓、室溫下進(jìn)行，且時(shí)間短，操作方便，易于掌握。

4、通過(guò)本發(fā)明所述腐蝕劑和腐蝕方法對(duì)CdSiP₂晶體進(jìn)行腐蝕，采用掃描電鏡觀察腐蝕坑形貌，可以方便地直接觀察了解晶體的蝕坑密度以及分布，為初步評(píng)判CdSiP₂晶體質(zhì)量、晶片篩選提供了一種簡(jiǎn)單易行的方法。

附圖說(shuō)明

圖1是CdSiP₂晶體(101)晶面的X射線(xiàn)衍射譜；

圖2是實(shí)施例3所獲CdSiP₂晶體(101)晶面的腐蝕坑在掃描電鏡下的形貌圖；

圖3是CdSiP₂晶體(312)晶面的X射線(xiàn)衍射譜；

圖4是實(shí)施例4所獲CdSiP₂晶體(312)晶面的腐蝕坑在掃描電鏡下的形貌圖；

圖5是實(shí)施例5所獲CdSiP₂晶體(101)晶面的腐蝕坑在掃描電鏡下的形貌圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述腐蝕劑和腐蝕方法作進(jìn)一步說(shuō)明。下述實(shí)施例中，溴素、甲醇、硝酸和鹽酸均通過(guò)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，質(zhì)量濃度系產(chǎn)品說(shuō)明中所標(biāo)示。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，CdSiP₂晶體的腐蝕劑由溴素、甲醇、硝酸、鹽酸和去離子水配制而成，溴素、甲醇、硝酸、鹽酸和去離子水的體積比為：溴素:甲醇:硝酸:鹽酸:去離子水＝0.005:2:4:4:2。所述硝酸的質(zhì)量濃度為65～68％，鹽酸質(zhì)量濃度為35～38％，溴素的質(zhì)量濃度≥99.5％、甲醇質(zhì)量濃度≥99.5％。

按照所述腐蝕劑的配方分別計(jì)量溴素、甲醇、硝酸、鹽酸和去離子水，然后常壓、室溫下先將溴素溶于甲醇中，再加入硝酸、鹽酸和去離子水并攪拌均勻即形成腐蝕劑。

上述腐蝕劑的配制也可用蒸餾水代替去離子水。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，CdSiP₂晶體的腐蝕劑由溴素、甲醇、硝酸、鹽酸和去離子水配制而成，溴素、甲醇、硝酸、鹽酸和去離子水的體積比為：溴素:甲醇:硝酸:鹽酸:去離子水＝0.003:2:4:4:2。所述硝酸的質(zhì)量濃度為65～68％，鹽酸質(zhì)量濃度為35～38％，溴素的質(zhì)量濃度≥99.5％、甲醇質(zhì)量濃度≥99.5％。

腐蝕劑的配制方法與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例3

本實(shí)施例對(duì)CdSiP₂晶體的(101)面進(jìn)行腐蝕，所用腐蝕劑為實(shí)施例1配制的腐蝕劑，工藝步驟依次如下：

(1)晶片處理

將CdSiP₂(101)晶片依次采用4^#和6^#金相砂紙進(jìn)行粗磨，然后使用粒度為2.5μm的金剛石研磨膏在綢布上研磨至肉眼看不到明顯劃痕，再換用粒度為1.5μm的金剛石研磨膏在綢布上研磨至晶片表面平整光亮，用去離子水將晶片沖洗干凈；將通過(guò)研磨拋光后的CdSiP₂(101)晶片依次置于丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水中清洗，將清洗好的晶片在常壓、50℃烘干，烘干時(shí)間為3小時(shí)；

(2)腐蝕

將經(jīng)步驟(1)處理后的CdSiP₂(101)晶片浸入腐蝕劑中，在常壓、室溫下超聲振蕩腐蝕5分鐘取出；

(3)清洗

將從腐蝕劑中取出的CdSiP₂(101)晶片浸入質(zhì)量濃度為5％的NaOH溶液中超聲振蕩清洗以終止反應(yīng)，再用去離子水清洗至中性。

(4)干燥

將清洗后的CdSiP₂(101)晶片放入烘箱，在常壓、45℃烘干待測(cè)，烘干時(shí)間為4小時(shí)。

將干燥后的CdSiP₂(101)晶片在掃描電鏡下觀察，其腐蝕坑的形貌如圖2所示，從圖2可以看到，腐蝕坑取向一致，呈四邊形，具有立體感。

實(shí)施例4

本實(shí)施例對(duì)CdSiP₂晶體的(312)面進(jìn)行腐蝕，所用腐蝕劑為實(shí)施例1配制的腐蝕劑，工藝步驟依次如下：

(1)晶片處理

將CdSiP₂(312)晶片依次采用4^#和6^#金相砂紙進(jìn)行粗磨，然后使用粒度為2.5μm的金剛石研磨膏在綢布上研磨至肉眼看不到明顯劃痕，再換用粒度為1.5μm的金剛石研磨膏在綢布上研磨至晶片表面平整光亮，用去離子水將晶片沖洗干凈；將通過(guò)研磨拋光后的CdSiP₂(312)晶片依次置于丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水中清洗，將清洗好的晶片在常壓、60℃烘干，烘干時(shí)間為2小時(shí)；

(2)腐蝕

將經(jīng)步驟(1)處理后的CdSiP₂(312)晶片浸入腐蝕劑中，在常壓、室溫下超聲振蕩腐蝕10分鐘取出；

(3)清洗

將從腐蝕劑中取出的CdSiP₂(312)晶片浸入質(zhì)量濃度為5％的NaOH溶液中超聲振蕩清洗以終止反應(yīng)，再用去離子水中清洗至中性。

(4)干燥

將清洗后的CdSiP₂(312)晶片放入烘箱，在常壓、65℃烘干待測(cè)，烘干時(shí)間為2小時(shí)。

將干燥后的CdSiP₂(312)晶片在掃描電鏡下觀察，其腐蝕坑的形貌如圖4所示，從圖4可以看到，腐蝕坑取向一致，呈三角錐形，具有立體感。

實(shí)施例5

本實(shí)施例對(duì)CdSiP₂晶體的(101)面進(jìn)行腐蝕，所用腐蝕劑為實(shí)施例2配制的腐蝕劑，工藝步驟依次如下：

(1)晶片處理

將CdSiP₂(101)晶片依次采用4^#和6^#金相砂紙進(jìn)行粗磨，然后使用粒度為2.5μm的金剛石研磨膏在綢布上研磨至肉眼看不到明顯劃痕，再換用粒度為1.5μm的金剛石研磨膏在綢布上研磨至晶片表面平整光亮，用去離子水將晶片沖洗干凈；將通過(guò)研磨拋光后的CdSiP₂(101)晶片依次置于丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水中清洗，將清洗好的晶片在常壓、45℃烘干，烘干時(shí)間為4小時(shí)；

(2)腐蝕

將經(jīng)步驟(1)處理后的CdSiP₂(101)晶片浸入腐蝕劑中，在常壓、室溫下超聲振蕩腐蝕8分鐘取出；

(3)清洗

將從腐蝕劑中取出的CdSiP₂(101)晶片浸入質(zhì)量濃度為5％的NaOH溶液中超聲振蕩清洗以終止反應(yīng)，再用去離子水清洗至中性。

(4)干燥

將清洗后的CdSiP₂(101)晶片放入烘箱，在常壓、50℃烘干待測(cè)，烘干時(shí)間為3小時(shí)。

將干燥后的CdSiP₂(101)晶片在掃描電鏡下觀察，其腐蝕坑的形貌如圖5所示，從圖5可以看到，腐蝕坑取向一致，呈四邊形，具有立體感。