本文档属于类型a（单篇原创研究论文），以下为针对该研究的学术报告：
作者及机构
本研究由德国柏林Heinrich-Hertz-Institut für Nachrichtentechnik GmbH的W. Passenberg*（通讯作者）与W. Schlaak合作完成，发表于1997年的《Journal of Crystal Growth》第173卷（266-270页）。
学术背景
本研究聚焦于磷化铟（InP）基光电器件制造中的关键工艺——分子束外延（MBE, Molecular Beam Epitaxy）再生长技术。在制备光电集成电路（OEIC）时，需多次进行外延再生长的步骤，而MBE因其低温生长特性（可抑制掺杂剂扩散和异质界面元素互扩散）成为理想选择。然而，MBE再生长的质量高度依赖于衬底表面处理，尤其是金属有机气相外延（MOVPE, Metalorganic Vapour Phase Epitaxy）生长的InP和铟镓砷磷（InGaAsP）层表面常残留碳化物和氧化物，导致再生层性能下降。因此，本研究旨在开发一种高效的表面预处理方法，以平衡材料去除量与再生层质量。
研究流程与实验设计
1. 表面处理方法筛选
- 研究对象：MOVPE生长的InP和InGaAsP（带隙1.06 μm）层。
- 对比方案：
- 湿化学腐蚀：测试了5种腐蚀液，包括稀释氢氟酸（HF:H₂O=1:20）、柠檬酸-过氧化氢（1:1）、盐酸-磷酸（4:1）、溴甲醇（1%）、硫酸-过氧化氢-水（H₂SO₄:H₂O₂:H₂O=1:4:50）。
- 紫外/臭氧（UV/O₃）氧化：采用商用反应器（Jelight Comp.），通过紫外光激发氧气生成臭氧，氧化表面污染物并形成可热脱附的氧化层。
- 评估指标：表面形貌（干涉对比显微镜）、电学性能（霍尔测量）、光学质量（10K光致发光）、材料去除量（机械轮廓仪）。
主要结果
1. 湿化学腐蚀的局限性
- HF处理：导致再生层缺陷密度高（>20 μm直径的垂直生长缺陷）、载流子浓度上升至2×10¹⁶ cm⁻³（迁移率下降），RHEED显示表面重构退化（图1）。推测因氟化物（InF、GaF）化学稳定性高，难以彻底清除。
- 硫酸基溶液（H₂SO₄:H₂O₂:H₂O）：表现最佳，再生层电学性能（载流子浓度~2×10¹⁵ cm⁻³，迁移率8200 cm²/V·s）与标准衬底相当，但InGaAsP材料去除量高达25 nm（对低带隙材料如InGaAs腐蚀速率更快）。
结论与价值
1. 科学意义：
- 揭示了MBE再生长质量与表面化学状态的直接关联，提出碳化物残留和氧化物构型是影响再生层性能的关键因素。
- 验证了UV/O₃氧化结合HF腐蚀的三步法可有效减少材料损失，尤其适用于含磷化合物（如InGaAsP）的薄层器件制备。
研究亮点
1. 创新方法：首次将UV/O₃氧化与HF腐蚀联用，开发出低损伤的三步表面处理流程。
2. 跨材料适用性：证明UV/O₃对材料成分不敏感，适用于不同带隙的InGaAsP合金。
3. 综合表征：结合RHEED、霍尔测量和形貌分析，建立了表面处理-再生层性能的定量关联。
其他发现
- 热脱附动力学：通过RHEED实时观测发现，UV/O₃生成的氧化层在520°C下可完全脱附，转化为4×2重构表面（图2c），为后续MBE生长提供原子级清洁界面。
- 设备污染控制：HF处理导致的杂质（如氟化物）可能通过热脱附污染MBE腔体，需通过多次生长循环消除“记忆效应”。