引言

　　我們?nèi)A林科納研究了溶劑和清洗劑的濕法清洗工藝對(duì)沉積氧化鎂(001)襯底表面化學(xué)性質(zhì)的影響。比較了使用溶劑和洗滌劑的六種不同的濕法清洗工藝。通過(guò)示例系統(tǒng)ScN研究了對(duì)薄膜生長(zhǎng)的影響。用X射線光電子能譜研究了清洗表面的表面化學(xué)，用飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜研究了薄膜生長(zhǎng)后的薄膜/基底界面。表面的成分取決于濕法清洗工藝。與所有其他工藝的氫氧化物/碳酸鹽污染表面相比，溶劑前在洗滌劑中超聲處理產(chǎn)生純氧化物表面。退火步驟對(duì)于去除碳污染物以及大部分氫氧化物或碳酸鹽是有效的。對(duì)薄膜/基底界面的研究表明，濕法清洗工藝顯著影響最終界面和薄膜質(zhì)量。用洗滌劑清洗后再用溶劑清洗的基材在退火前、退火后顯示出最干凈的基材表面，也顯示出最清晰的膜/基材界面。

　　實(shí)驗(yàn)

　　樣品的制備

　　在任何實(shí)驗(yàn)之前，將尺寸為10×10 mm2的MgO襯底和襯底單獨(dú)密封并儲(chǔ)存在干燥器中。標(biāo)記為REF的參考樣品僅用氮?dú)獯祾?。在溶劑中的不同超聲波處理用于濕法清洗過(guò)程，并在氮?dú)饬飨赂稍铮詈?丙酮(10分鐘)+異丙醇(10分鐘)

　　(標(biāo)注為AI)；丙酮(10分鐘)+乙醇(10分鐘)(標(biāo)有AE)；庚烷(10分鐘)+丙酮(10分鐘)+乙醇(10分鐘)(標(biāo)記為HAE)。本研究中使用的肥皂/清潔劑是按照推薦比例(2體積%)稀釋的II。一種II堿性濃縮洗滌劑(K3PO4 15-30%，陰離子表面活性劑< 15%，非陰離子表面活性劑< 5%)是一種用于清洗試管的商用清洗液，廣泛用于清洗玻璃基板。成分相似或出于相同目的銷(xiāo)售的洗滌劑應(yīng)產(chǎn)生與本研究中觀察到的效果相似的效果。用超聲波在洗滌劑中洗滌底物3分鐘，隨后在去離子水中漂洗5分鐘兩次(標(biāo)記為D)。最后，洗滌劑和溶劑的組合用于洗滌劑“方法”，接著是丙酮10分鐘，然后是乙醇10分鐘(標(biāo)記為DAE)。在基底壓力為10-8托的沉積室中，在700℃/2h的退火步驟之前，使用相同的濕法清洗程序。為了評(píng)估對(duì)薄膜生長(zhǎng)的影響，通過(guò)DC磁控濺射在120瓦、0.27帕(2毫托)總壓、25 %N2和950℃的襯底溫度下工作75分鐘，在氧化鎂(001)襯底上沉積了150納米厚的氮化硅薄膜。在沉積之前，通過(guò)上述不同的濕法清洗程序清洗襯底，隨后在真空(10-8托)下以700℃/2h原位退火。為了簡(jiǎn)潔和可讀性，18個(gè)樣本使用縮寫(xiě)，列于表2.樣品的清洗在不同表征之前進(jìn)行，清洗和插入XPS和ToF-西姆斯室或接觸角測(cè)量之間的時(shí)間最短(< 3分鐘)(樣品保持密封在盒子中以便運(yùn)輸)。為了保持清潔和分析之間時(shí)間限制，并避免表面上的任何更多污染，采用了新的基底，并對(duì)研究的三個(gè)部分(濕法清潔/退火/沉積)重復(fù)清潔。

　　飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜(ToF-西姆斯)

　　膜中的元素分布通過(guò)飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜(ToF-西姆斯)使用ToF測(cè)量.模擬人生五號(hào)儀器(德國(guó)離子飛行時(shí)間有限公司)。通過(guò)交替施加分析束和濺射束(非交錯(cuò))，在正負(fù)二次離子模式下完成雙束深度分布。這里，作為濺射時(shí)間的函數(shù)，監(jiān)測(cè)選定的正的相應(yīng)負(fù)二次離子種類(lèi)。在剖面測(cè)量過(guò)程中，低能電子注入被用于電荷補(bǔ)償。

　　討論

　　氧化鎂(001)襯底的濕法清洗處理 略

　　濕法清洗后MgO(001)襯底的原位退火處理 略

　　原位退火氧化鎂襯底上ScN薄膜的沉積 略

　　結(jié)果

　　推薦的清洗工藝取決于薄膜沉積和應(yīng)用的要求。然而，使用在洗滌劑中超聲處理，隨后在丙酮和乙醇中超聲處理的清潔過(guò)程，在濕法清潔后產(chǎn)生了具有純氧化物的最干凈的表面。這個(gè)過(guò)程也是唯一一個(gè)在退火后呈現(xiàn)純氧化物表面的過(guò)程，而另一個(gè)過(guò)程導(dǎo)致表面最干凈，在表面具有單層氫氧化物。最后，在不同的清洗過(guò)程中，在ScN薄膜沉積的情況下，在洗滌劑中的超聲處理以及隨后在溶劑中的超聲處理導(dǎo)致了最尖銳的膜/基底界面。

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　　審核編輯：鄢孟繁