为了优化GaAs 基片的加热清洗工艺, 获得原子级清洁表面, 用四极质谱仪研究了GaAs 基片高温加热清洗过程中常见气体及Ga、As 元素的脱附规律。研究结果表明: 常见气体(H₂、H₂O、N₂、CO、CO₂、Ar、CxHyOz ) 在100℃左右开始大量脱附;Ga、As元素主要以单质和氧化物的形态脱附, 其脱附的温度存在两个峰值, 分别是300℃和600℃; 研究还发现真空环境中某些常见气体的含量会影响到Ga、As元素的脱附形式, 当H₂含量较高时, 一部分As会以AsH3的形态脱附, 当H2含量较低时, As基本以单质的形态脱附。经过多次实验及对实验结果的分析, 最终确定了高温加热清洗的升温曲线及加热清洗的最高温度,获得了较为理想的原子级清洁表面。

　　GaAs 负自动化亲和势微自动化金属电极不是种高安全性能参数的微自动化金属电极, 赚取负自动化亲和势的技巧是用Cs、O更替刺激启动金属电极面。不过在刺激启动很久, 金属电极面务必不是个原子结构级保养面, 一旦金属电极面过滤的沉淀物会难治后果刺激启动后微自动化金属电极的安全性能参数。

　　经过化学清洗后的光电阴极表面不能称为原子级清洁表面, 此时的表面还吸附有大量的H₂、H₂O、N₂、CO、CO₂、Ar、CxHyOz 等气体分子, 而且化学清洗并不能彻底除去表面的氧化物。本文采用了化学清洗后再通过高温加热清洗的方法来获得原子级清洁表面, 研究了GaAs 基片高温清洗时表面吸附物的脱附温度及脱附量。

1、清洗步骤

　　将化学清洗后的GaAs基片放入超高真空系统的预抽室, 待真空度降到10^-6 Pa 再将基片转到激活室的加热台。此时激活室的真空度会有所下降,待真空度恢复到10^-8 Pa, 打开四极质谱仪, 待系统真空度稳定, 就可以进行加热清洗操作。目前, 采用的加热清洗步骤如图1所示, 0~ 5min 温度从室温变化到100℃ , 5~ 220 min 温度从100℃变化到650℃ , 220~ 250 min 温度保持在650℃ , 250~ 300min 温度从650℃降到200℃ , 最后自然冷却到室温。

图1  预热的温度控制在及真空泵度转化等值线 　　在常温蒸汽加热的洗涤的时候中, 适用涡流计数据解锁室的涡流度变动拟合曲线, 四极质谱仪数据各的气体类物质的分压强。

2、数据分析

2.1、 常见气体的分析

　　2.1.1、 常見甲烷气体的变无规律

　　由于吸附于GaAs 基片表面的常见气体属于物理吸附, 因此在GaAs基片加热的开始阶段, 吸附的常见气体就会大量脱附。这些气体主要有H₂、H₂O、N₂、CO、CO₂、Ar、CxHyOz。它们的变化规律基本相同, 可以把加热前后的整个过程可以分为五个阶段,以H₂O为例, 如图2 所示。

图2 H2O的分压强身材曲线 　　第某个个关键期是就开端的0.5 h。这段时间此刻加熱还没有做, 质谱仪开放后, 质谱仪灯丝加熱发生温度高及电子设备释放, 过滤在质谱仪腔管及灯丝上的固体就开端脱附,引发固体分压强突发减少。这段时间此刻固体的分压强并不可能表达超低涡流程序腔别墅地下室的分压强。

　　第二个阶段是曲线较为平缓的部分。质谱仪预热脱附掉的气体, 在大约0.5 h 内被离子泵捕获, 气体分压强维持在比较稳定的状态。此时的气体分强可以代表加热前超高真空系统的本底分压强, 可以开始加热了。

　　3.个准确事件段是刚開始烧水的准确事件段。此准确事件段是烧水的的早期, 室温上涨十分快, 树脂吸附于基片的汽体大规模脱附从而导致汽体分压强渐近线上涨。不一样的汽体分压强满足非常大值的准确事件有些许不一样的, 这常见与各汽体的分子量与脱附能想关, 分子量高、脱附能大的须得的脱附准确事件就长。 　　十二个关键期从空气分压强触达比较大值着手至止住加熱结束了。此关键期加熱仍在对其进行, 变热强度偏慢,空气的脱附来到动态展示静态平横。气温每身高一度电, 静态平横严重破坏, 就也有极富空气脱附, 铁离子泵将脱附空气抓取, 建造新的静态平横。这时气温上升时的斜率关键着空气分压强减少的斜率, 也许有一天加熱止住。此关键期时候, 离心分离于基片上的比较常见空气基础脱附到理想化的能力。 　　第六个时段从停此高温始于至基片保压到制冷停止。从图2就可以能够, 降低温度进程中, 有机废气气体分压强按指标值基本規律减小或增大。这描述阳离子泵的捕缚作用及促活室器壁的降解作用是按指标值基本規律改变的。 　　2.1.2、最常见有机废气气体的含量化学发光法进行分析 　　各种一般甲烷气体的分压强如图已知3如下。

　　如图3所示, 就最大值来看, 含量最多的气体是荷质比为28 的物质, 荷质比为28 的物质有N₂、CO、C₂H₄。先来分析N₂ 的含量, 荷质比为14的N 含量为1.2× 10^-9 Pa, 一般真空系统中N2 在荷质比14处的丰度约为6%, 可以算出N₂ 的含量约为2×10^-8 Pa, 而荷质比为28 的混合物含量为1.1×10^-7 Pa, 可见N2 的含量只占不到1/5。同理来分析C₂H₄ 的含量, 由于荷质比为27的C₂H₃ 含量为1.1×10^-8 Pa, 可以算出C₂H₄ 的含量也很少。这样可以确定荷质比是28 的气体主要是CO, 其次是N₂、C₂H₄。

图3 常用废气的分压强折线

　　荷质比位居第二的气体是荷质比为18的H₂O,加上荷质比为17的OH, H₂O 的含量将超过CO, 成为超高真空系统中含量最多的气体, 其分压强最大值可达1.05×10^-7 Pa。荷质比位居第三的气体是荷质比为16 的物质,荷质比为16 的物质有CH₄、O、NH₂, 通过图4 可以确定出荷质比为16 的物质主要是CH₄。这是因为图中荷质比为15 的是CH₄ 的副峰CH₃, 而且荷质比为16 的曲线跟荷质比为15 的曲线极为相似, 从而排除了O、NH₂ 的可能性。

图4  相拟线条

　　超高真空系统中含量比较多的气体还有H₂和CO₂,他们的含量和CH4 相当, 分别为2.5×10^-8, 2.7×10^-8 Pa。另外还有一种稀有气体Ar(1.5× 10^-8 Pa) 以及少量的CxHyOz。作图3 的微分曲线, 就可得到各气体脱附的速率曲线, 假定速率曲线的峰值为气体大量脱附的表征, 据此可以得到各气体脱附的难易程度, 根据峰值出现的先后顺序, 得出的脱附先后顺序为Ar,H₂O,H₂, CO, CO₂, 碳杂质, 由于常见气体的脱附难易程度跟气体的脱附能及含量有关, 因此各常见气体的脱附顺序也大致表征了这些气体脱附能的大小关系。