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一、砷化鎵表面存在氧化層
GaAs屬于閃鋅礦結(jié)構(gòu)，具有立方晶系Fm3m空間群，晶胞參數(shù)為5.646 ?。Ga原子位于晶胞的頂點，As原子位于晶胞的面心和體內(nèi)，形成四面體結(jié)構(gòu)。
GaAs表面在空氣中容易發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧化物如Ga2O3、As2O3和As2O5。這些氧化物進一步與GaAs反應(yīng)生成更穩(wěn)定的氧化物。
氧化動力學(xué)：As原子比Ga原子更活潑，因此As2O3和As2O5的生成速度較快，而Ga2O3的生成速度較慢。
在濕法刻蝕過程中，GaAs表面會形成一層薄的氧化物層，通常為氧化鎵（Ga2O3）。這種氧化物層可以通過酸或堿溶液進一步溶解。
濕法刻蝕鈍化可去除GaAs材料表面由懸掛鍵產(chǎn)生的表面氧化層，減弱由表面能帶彎曲引起的光生載流子分離效果，同時提高光生載流子的輻射復(fù)合效率，進而提高GaAs材料的發(fā)光強度。HCl溶液對GaAs襯底表面進行了氯化，Cl-與Ga+或Ga—OH反應(yīng)在表面生成了穩(wěn)定的Ga—Cl阻礙層，阻礙了酸溶液與GaAs襯底表面氧化物的化學(xué)反應(yīng)。
二、在砷化鎵表面用PECVD鍍SiO2容易脫落異常
GaAs上制備SiO2存在SiO2/GaAs界面粘附性較差的問題。特別是，GaAs與SiO2在粘接過程中產(chǎn)生界面分離現(xiàn)象。
看一下這兩種材料的區(qū)別：GaAs的晶格常數(shù)為5.653 ?（立方晶系），而SiO?為無定形結(jié)構(gòu)，其局部晶格排列與GaAs存在顯著失配。根據(jù)Materials Project計算，SiO?（mp-6930）的特定晶面與GaAs的晶面失配度高達322.6%（例如〈1 0 1〉方向），導(dǎo)致界面應(yīng)力積累
GaAs表面容易形成As2O3和Ga2O3等氧化物，這些氧化物會阻礙SiO2薄膜的粘附。特別是Ga2O3在晶界處形成，進一步降低了界面的粘附性。使用Ar、N2和NH3作為預(yù)處理氣體可以顯著改善SiO2薄膜與GaAs襯底之間的界面粘附性。特別是氮氣預(yù)處理，可以在GaAs表面形成薄的氮化鎵（GaN）過渡層，有效減少氧化砷（As2O3）的不利影響，從而提高界面粘附性。
清洗襯底時使用的酸性或堿性溶液可以去除表面雜質(zhì)，但無法完全去除自然氧化的砷氧化物。因此，清洗后的襯底表面仍存在氧化砷，這會影響界面粘附性。在SiO2和GaAs之間插入一層Si3N4作為緩沖層，可以有效改善界面粘附性。
三、GaAS表面形成GaN可以提高和SiO2膜的粘附性，但是GaN會影響GaAs的歐姆接觸。
帶隙差異：GaN的禁帶寬度（3.4 eV）遠大于GaAs（1.42 eV），導(dǎo)致界面處形成顯著的能帶偏移，這種不連續(xù)性可能在界面處形成勢壘，影響載流子的注入效率，從而改變器件的閾值電壓或?qū)妷?。具體可能和GaN的膜厚度有關(guān)，厚度不大的暫未發(fā)現(xiàn)對GaAs芯片的電壓影響。至少0.1V的范圍內(nèi)，感受不大變化。
四、GaN膜在GaAs表面，通過稀鹽酸能腐蝕掉嗎？
GaAs在做電極之前常用稀鹽酸去除氧化膜，但是GaN膜很難腐蝕掉。
GaN在室溫下對稀鹽酸高度穩(wěn)定，因其化學(xué)鍵（離子-共價混合鍵）和晶體結(jié)構(gòu)（纖鋅礦）具有強抗腐蝕性。實驗表明，GaN僅在熱堿（如NaOH）或強氧化性酸（如H?PO?:H?SO?混合液）中發(fā)生可控腐蝕 。
綜合以上，為提高GaAs和SiO2膜的附著力，在二者之間生成一層GaN膜，確實提高了膜的粘附力，但是也會給歐姆接觸界面，引入一層GaN膜，想單獨去掉GaN膜有點困難，具體影響需要根據(jù)具體工藝確認。
