Công nghệ chế tạo vật liệu xốp và cơ chế ăn mòn xốp
2.2.3.Đặc trưng I-V của ăn mòn anốt
Như ta đã biết, một yêu cầu bắt buộc của ăn mòn anốt là phải có điện thế ngoài áp đặt lên mẫu. Vai trò chủ yếu của điện thế ngoài là phá vỡ mối liên kết giữa các nguyên tử của đế, tạo điều kiện để cho các nguyên tử có thể bị loại bỏ ra khỏi đế. Nhưng sự ăn mòn xốp sẽ chỉ xảy ra khi điện thế ngoài áp đặt có chiều và giá trị thích hợp, còn nếu không mẫu sẽ bị ăn mòn bóng hoặc thậm chí trên mặt mẫu sẽ hình thành một lớp ôxít. Tất cả những điều này được thể hiện bằng đặc trưng I-V
42
Hình 2.6. Đường đặc trưng I-V khi ăn mòn anốt Si loại p (a) và loại n (b) trong dung dịch nước của HF [147].
Ví dụ xét trường hợp của Si, trên Hình 2.6 là đường đặc trưng I-V khi ăn mòn anốt Si loại p (a) và loại n (b) trong dung dịch nước của HF [147]. Ở đây ta thấy khi có sự chiếu sáng trong quá trình ăn mòn Si loại n thì đường đặc trưng I-V của nó giống như của Si loại p. Vai trò của sự chiếu sáng trong quá trình ăn mòn anốt bán dẫn loại n sẽ được trình bày ở phần sau. Đường đặc trưng I-V cho thấy khi tăng điện thế áp đặt sẽ xuất hiện hai đỉnh ứng với giá trị mật độ dòng điện ngưỡng JPS và JOx.
Nếu ta thay đổi điện thế áp đặt hoặc mật độ dòng điện hóa sao cho mật độ dòng điện hóa ≤ JPS thì quá trình ăn mòn lúc này là ăn mòn xốp, sau quá trình ăn mòn một lớp
Si xốp đồng nhất được tạo ra với kích thước của lỗ xốp giảm khi mật độ dòng điện hóa tăng (do đó JPS còn được gọi là mật độ dòng ngưỡng xốp) và lúc này trên bề
mặt lớp xốp sau khi chế tạo gần như không tồn tại silic ôxít. Khi mật độ dòng điện hóa nằm trong khoảng từ JPS đến JOx thì quá trình ăn mòn lúc này được gọi là ăn
mòn bóng, sau quá trình ăn mòn thì lớp Si xốp vẫn được tạo ra, tuy nhiên bề mặt lớp xốp sau khi chế tạo tồn tại silic ôxít, mật độ dòng điện càng lớn thì lượng ôxít
43
này càng nhiều. Khi mật độ dòng điện hóa ≥ JOx thì toàn bộ bề mặt mẫu sẽ bị bao phủ bởi một lớp silic ôxít, (do đó JOx còn được gọi là mật độ dòng ngưỡng ôxy hóa).
Giá trị của mật độ dòng ngưỡng JPS và JOx phụ thuộc vào nồng độ HF trong dung dịch theo quy luật hàm mũ [44, 86, 92].
Đối với SiC đường đặc trưng I-V trong quá trình ăn mòn anốt là tương tự như của Si, chỉ có một sự khác biệt đó là mật độ dòng anốt đòi hỏi để có sự hình thành một lớp ôxít trên bề mặt trong trường hợp của SiC cao hơn nhiều so với của Si, hay nói cách khác là giá trị JOx cho SiC cao hơn nhiều so với Si [166].