$Na_2Se/NH_4OH $용액으로 처리된 GaAs 표면의 안정성 연구

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본 연구에서는 GaAs의 selenium보호막형성 효과를 관찰하기 위하여 $Na_2$Se/NH$_4$OH 용액을 제조하고 X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)와 photoluminescence(PL)를 이용하여 표면처리된 GaAs의 처리직후 및 대기중 노출에 따른 화학적 결합특성 및 광학적 특성을 관찰하였다. 용액처리 직후, 표면에는 As-Se결합이 형성 되었으며 Se는 한가지 산화상태인 -2가로 존재함이 관찰되었다. 또한 세정처리후의 표면보 다 Se용액처리 이후에 PL의 피이크 세기가 크게 증가됨으로부터 Se 용액처리가 GaAs의 표면상태밀도를 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 처리 직후 공기 중 노출없이 관찰한 GaAs표면에서 산화막이 국부적으로 관찰되었으며 이렇게 처리과정중 생성된 산화막은 대기중 노출에 따라 산화막 성장을 유도하고 표면처리 효과를 저하시키는 주요인으로 작용함을 알 수 있었다. 이는 Se용액처리된 GaAs표면의 PL강도가 대기중 노출 에 따라 감소하며 세정처리후 GaAs표면의 PL강도와 유사한 값을 나타냄으로 부터도 확인 할 수 있었다.

기타언어초록

In this study, we prepared a Na$_2$Se/NH$_4$OH solution to investigate a passivation effect of Se on GaAs surface. X-ray photoelectron spectroscopy and photoluminescence (PL) were used to analyse the surface chemical bonding states and the optical properties of GaAs after Se-treatment and a successive exposure to air, respcetively. It was observed that all of the observed selenium bound with arsenic to form As-Se bond and showed only one oxidation state as -2. PL intensity of Se-passivated surface was larger than that of HCI-cleaned surface, and this means that the effective reduction of surface state density of GaAs was successfully obtained by this treatment. However the existence of partial oxide on the Se-passivated surface was seemed to be a major cause to the degradation of Se passivation effcet. PL intensity of Se-passivated surface also decreased according to air-exposure and converged to that of HCI-cleaned surface.

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