[发明专利]高性能AlGaN光电阴极化学清洗方法

说明书

本发明公开了一种高性能AlGaN光电阴极化学清洗方法。所述方法包括将AlGaN光电阴极分别经有机溶剂、去离子水超声波清洗，然后经氢氧化钾溶液刻蚀清洗，硫酸混合溶液刻蚀清洗，最后经去离子水冲洗刻蚀，并在超声清洗仪中超声清洗。经本发明清洗方法制备的AlGaN光电阴极的量子效率比经传统的清洗方法制备的AlGaN光电阴极量子效率提高了35.48％。

技术领域

本发明涉及宽禁带半导体清洗工艺领域，具体涉及一种基于有机溶剂、碱和酸溶液刻蚀等工艺相结合的AlGaN紫外光电阴极化学清洗方法。

背景技术

随着紫外技术在空间、国防、工业和生物等领域的广泛应用，对制备高性能的紫外探测器提出了更高的要求。其中高性能AlGaN光电阴极作为紫外真空光电二极管和像增强器的关键部件成为研究热点。但是阴极表面的Al原子容易被空气中的氧气氧化，且难以清洗去除，严重影响了激活过程中Cs原子在阴极表面的吸附。因此AlGaN的清洗工艺是制备高性能AlGaN光电阴极的关键技术之一。

对AlGaN光电阴极来说，阴极的制备工艺直接决定了阴极的光电发射性能。目前，大多数制备AlGaN光电阴极工艺中仍采用先清洗后激活的制备过程。美国斯坦福大学的Machuca等(F.Machuca,Z.Liu,Y.Sun,P.Pianetta,W.E.Spicer,and R.F.W.Pease,Simplemethod for cleaning gallium nitride(0001),J.Vac.Sci.Technol.A.,2002,vol.20:1784-1786)研究发现，利用4:1的H₂SO₄(51％)：H₂O₂(30％)混合溶液对GaN(0001)表面进行清洗可以有效去除GaN上的O和C。King等(S.W.King,J.P.Barnak,M.D.Bremser,etal.Cleaning of AlN and GaN surfaces.Journal of Applied Physics,1998,84(9):5248-5260)报道的方法是利用HF和HCl进行化学清洗，可以有效清除GaN(0001)表面的碳和氧，但是在GaN表面残留较多的Cl。王晓晖等(Wang Xiao-Hui,Gao Pin,Wang Hong-gang,LiBiao,Chang Ben-Kang.Influence of the wet chemical cleaning on quantumefficiency of GaN photocathode.Chinese Physics B.2013,Vol.22(2):027901)采用浓硫酸，双氧水和去离子水体积比2:2:1混合溶液浸泡10分钟然后710℃热清洗，同样获得较高量子效率的GaN光电阴极。郝广辉等(Guanghui Hao,Benkang Chang,Feng Shi,JnjuZhang,Yijun Zhang,Xinlong Chen,and Muchun Jin.Influence of Al fraction onphotoemission performance of AlGaN photocathode.Applied Optics,2014,53(17):3637-3641)引用GaN光电阴极的化学清洗方法来清洗AlGaN光电阴极，实验分析指出AlGaN光电阴极表面的Al及其氧化物等杂质严重影响了AlGaN光电阴极性能。而上述硫酸混合溶液、盐酸溶液和氢氟酸等酸溶液无法清除阴极表面的Al及其氧化物。因此，改善AlGaN光电阴极的化学清洗方法，去除AlGaN光电阴极表面的Al及其氧化物等杂质是提高AlGaN光电阴极性能的重要措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能制备高性能AlGaN光电阴极的化学清洗工艺。其中包括脱脂清洗、刻蚀清洗和去离子水清洗等，以除去阴极表面吸附的有机物和氧化铝等污染物，使阴极获得原子级清洁表面，进而制备出高性能的AlGaN光电阴极。

实现本发明目的的技术方案为：