本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電發(fā)射材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凈化效果好，光譜響應(yīng)高的gaas光電陰極的化學(xué)清洗方法。

背景技術(shù)：

砷化鎵(gaas)光電陰極在可見光和近紅外區(qū)域具有較高的響應(yīng)能力和較小的暗發(fā)射電流，因此在微光夜視成像器件中得到了廣泛應(yīng)用。gaas光電陰極作為現(xiàn)代微光夜視器件的核心組成部分，決定了器件的光譜響應(yīng)范圍以及整體性能。對(duì)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(fā)射性能。

目前，大多數(shù)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(zhuǎn)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(wěn)定性和陰極激活靈敏度將受到嚴(yán)重影響。因此需要進(jìn)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(xué)清洗等工序來完成gaas凈化。

常用的濕法化學(xué)清洗包括：1、利用硫酸和雙氧水混合溶液和鹽酸溶液對(duì)gaas陰極表面進(jìn)行化學(xué)清洗(z.liu,y.sun,f.machuca,p.pianetta,w.e.spicer,andr.f.w.pease,preparationofcleangaas(100)studiedbysynchrotronradiationphotoemission,journalofvacuumscience&technologya:vacuum,surfaces,andfilms,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(qiáng)，對(duì)gaas陰極表面結(jié)構(gòu)破壞較大。2、利用氫氟酸溶液對(duì)gaas陰極表面進(jìn)行化學(xué)清洗(m.ohno,y.ishii,ands.miyazawa,effectofphotoirradiationofgaassurfaceduringhftreatment,journaloftheelectrochemicalsociety,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(duì)gaas陰極表面進(jìn)行化學(xué)清洗(o.e.tereshchenko,s.i.chikichev,a.s.terekhov,atomicstructureandelectronicpropertiesofhcl–isopropanoltreatedandvacuumannealedgaas(100)surface,appliedsurfacescience,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(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：對(duì)gaas光電陰極的化學(xué)清洗，凈化效果不夠好，影響gaas光電陰極的光譜響應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種gaas光電陰極的化學(xué)清洗方法，凈化效果好，光譜響應(yīng)高。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：

一種gaas光電陰極的化學(xué)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(jī)溶劑，進(jìn)行超聲波脫脂清洗；

(20)刻蝕清洗：將經(jīng)過脫脂清洗的gaas光電陰極置入刻蝕液，進(jìn)行刻蝕清洗；

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

優(yōu)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(jìn)行超聲波脫脂清洗。

優(yōu)選地，所述(10)脫脂清洗步驟中，超聲波清洗時(shí)間不少于5分鐘。

優(yōu)選地，所述(20)刻蝕清洗步驟包括：

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

(22)混合液刻蝕：將經(jīng)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(shí)間不少于5分鐘。

優(yōu)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(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、凈化效果好：本發(fā)明清洗步驟中先用氫氟酸溶液刻蝕清洗后再用鹽酸和異丙醇混合溶液刻蝕清洗能夠更有效地去除陰極表面吸附的有機(jī)物、ga的氧化物和as的氧化物等污染物，使陰極獲得原子級(jí)清潔表面，且不會(huì)損傷gaas光電陰極發(fā)射層表面晶體結(jié)構(gòu)。

2、光譜響應(yīng)高：在相同的激活條件下，經(jīng)本發(fā)明清洗方法制備的gaas光電陰極的光譜響應(yīng)比經(jīng)傳統(tǒng)的清洗方法制備的gaas光電陰極光譜響應(yīng)高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明gaas光電陰極的化學(xué)清洗方法的流程圖。

圖2為gaas光電陰極的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為采用本發(fā)明方法化學(xué)清洗后gaas光電陰極表面鎵和砷的xps分析能譜。

圖4為采用本發(fā)明方法化學(xué)清洗后gaas光電陰極表面碳和氧的xps分析能譜。

圖5為采用本發(fā)明方法化學(xué)清洗后的gaas光電陰極激活后的光譜響應(yīng)。

具體實(shí)施方式

為便于理解和驗(yàn)證本發(fā)明的有效性，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

圖1為本發(fā)明中實(shí)施實(shí)例所用的gaas光電陰極的組件結(jié)構(gòu)示意圖。gaas光電陰極自下而上由高質(zhì)量n型gaas(100)襯底(1)、p型alxga1-xas緩沖層(2)、p型gaas發(fā)射層(3)。

取3個(gè)如圖1結(jié)構(gòu)的gaas光電陰極，分別命名為樣品1，2和3。

本實(shí)施例包含3個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品，分別使用不同方法進(jìn)行化學(xué)清洗。樣品1清洗方法為用hf(40％)溶液清洗5min；樣品2清洗方法為用hcl:ipa(1:10)溶液清洗5min；樣品3的清洗方法為本專利所提出的清洗方法。

首先使用有機(jī)溶劑對(duì)四個(gè)gaas光電陰極樣品進(jìn)行初步的清洗，按照四氯化碳、丙酮、無水乙醇和去離子水的先后順序分別放入超聲波清洗儀中清洗5分鐘。此步驟可以清洗gaas光電陰極表面物理吸附的有機(jī)物和部分游離態(tài)的氧。

其次，樣品1使用hf溶液清洗5分鐘；樣品2使用鹽酸和異丙醇混合溶液清洗5分鐘；樣品3先使用hf溶液清洗5分鐘，再使用鹽酸和異丙醇混合溶液清洗5分鐘。其中hf溶液為濃度為40％的hf溶液，鹽酸和異丙醇混合溶液中鹽酸和異丙醇的混合比例為1:10。

最后，將3個(gè)樣品使用去離子水進(jìn)行沖洗，完成化學(xué)清洗。

對(duì)化學(xué)清洗后的gaas光電陰極樣品進(jìn)行xps表面分析，結(jié)果如圖2和圖3所示。并且計(jì)算了化學(xué)清洗后gaas光電陰極表面元素的百分含量，如表1所示。

表1、gaas光電陰極表面元素百分含量

從表1中可以看出，3個(gè)樣品經(jīng)過化學(xué)清洗后，表面c和o的含量均減少。樣品1表面o含量雖然很少，但是c含量任然很多，而樣品2表面則是c含量少，o含量很多，只有樣品3表面可以實(shí)現(xiàn)c和o的百分含量均最低。因此，先使用hf溶液清洗5分鐘，再使用鹽酸和異丙醇混合溶液清洗5分鐘，可以提高gaas光電陰極的表面清潔度。

清洗后的3個(gè)樣品分別被送至激活系統(tǒng)的加熱位置進(jìn)行加熱凈化，待樣品加熱處理結(jié)束自然冷卻后，進(jìn)行激活。對(duì)激活后的gaas光電陰極樣品進(jìn)行光譜響應(yīng)測(cè)試，圖4所示為gaas光電陰極的光譜響應(yīng)曲線。從圖4中可以看出，本發(fā)明的gaas光電陰極的光譜響應(yīng)整體高于其他2組樣品的光譜響應(yīng)。經(jīng)計(jì)算，樣品1的積分靈敏度為2236μa/lm，樣品2的積分靈敏度為1695μa/lm，樣品3的積分靈敏度為2523μa/lm。與樣品1和2相比，樣品3的積分靈敏度分別提高了12.84％和48.85％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例步驟與實(shí)施例1相同，樣品采用hf(40％)溶液清洗8min，hcl:ipa(1:10)溶液清洗8min。清洗后gaas光電陰極表面元素的百分含量如表2所示。經(jīng)計(jì)算，該樣品激活后測(cè)得的積分靈敏度為2587μa/lm。結(jié)果與實(shí)施例1近似。因此，先使用hf溶液清洗8分鐘，再使用鹽酸和異丙醇混合溶液清洗8分鐘，可以提高gaas光電陰極的表面清潔度，并提升其光譜響應(yīng)。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。