本发明专利技术公开了一种高性能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。经本发明专利技术清洗方法制备的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％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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. ff. Pease, Simple method for cleaning gallium nitride(0001), J. Vac. Sci. Technol.A.，2002，vol.20:1784-1786)研究发现，利用 4:1 &H2S04(51% ) :H202(30% )混 合溶液对GaN(OOOl)表面进行清洗可以有效去除GaN上的0和C。King等（5.1.灯即，工 P. Barnak, M. D. Bremser, et al. 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(OOOl)表面的碳和氧，但是在GaN表面残留较多的C1。王晓晖等（Wang Xiao-Hui, Gao Pin, Wang Hong-gang, Li Biao, Chang Ben-Kang. Influence of the wet chemical cleaning on quantum efficiency 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°C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, Jnju Zhang, Yijun Zhang, Xinlong Chen, and Muchun Jin. Influence of Al fraction on photoemission 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。
技术实现思路
本专利技术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。 实现本专利技术目的的技术方案为： 针对现有的GaN和AlGaN光电阴极清洗方法无法满足制备高性能紫外AlGaN光电 阴极的要求。本专利技术提供一种基于脱脂清洗、刻蚀清洗和去离子水清洗等相结合的高性能 AlGaN光电阴极化学清洗方法。 本专利技术提供一种，按先后顺序分别为先用有 机溶剂清洗、然后碱溶液和酸溶液刻蚀，最后使用去离子水清洗等步骤组成。具体步骤如 下： 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。 所述有机溶剂依次为丙酮、四氯化碳、无水乙醇。所述氢氧化钾溶液刻蚀清洗，刻 蚀时间大于50秒。所述硫酸混合溶液刻蚀清洗，刻蚀时间大于8分钟。所述KOH溶液为沸 腾的KOH溶液，KOH溶液浓度大于lmol/L。所述硫酸混合溶液为浓硫酸、双氧水和去离子水 的混合溶液，混合比例为2:2:1。所超声清洗仪中超声清洗，清洗时间大于3分钟。 与现有的技术相比，AlGaN光电阴极清洗方法具有如下优点： 本专利技术清洗步骤中先用碱溶液刻蚀后再用酸溶液刻蚀能够更有效地去除阴极表 面的碳和氧化铝等污染物，可以获得清洁度更高的AlGaN光电阴极，且不会损伤AlGaN光电 阴极的发射层和衬底表面晶体结构。在相同的Cs吸附等激活条件下，经本专利技术清洗方法制 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%。【附图说明】 图1为AlGaN光电阴极的结构示意图。 图2为化学清洗后AlGaN光电阴极表面铝和镓的XPS分析能谱。 图3为化学清洗后AlGaN光电阴极表面碳和氧的XPS分析能谱。 图4为激活后AlGaN光电阴极的光谱响应。【具体实施方式】 本专利技术提供一种，按先后顺序分别为先用有 机溶剂清洗、然后碱溶液和酸溶液刻蚀，最后使用去离子水清洗等步骤组成。具体步骤如 下： 1)首先，AlGaN光电阴极分别在丙酮、四氯化碳、无水乙醇和去离子水中超声波清 洗，时间大于3分钟； 2)然后，将经步骤1清洗后的AlGaN光电阴极先放入KOH溶液中刻蚀清洗，刻蚀时 间大于50秒，然后放入硫酸混合溶液中刻蚀清洗，刻蚀时间大于8分钟； 3)最后，用去离子水冲洗刻当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高性能AlGaN光电阴极化学清洗方法，其特征在于：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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：常本康，郝广辉，张益军，金睦淳，冯琤，陈鑫龙，杨明珠，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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