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符号表1

第1章 半导体电化学的基础理论5

1.1 引言5

1.2 半导体/电解质界面的能级5

1.2.1 半导体能级7

1.2.2 电解质能级8

1.2.3 电解质中能级的分布9

1.2.4 半导体/电解质界面的能级9

1.3 空间电荷层的电势和电荷分布11

1.3.1 空间电荷区的载流子密度11

1.3.3 积累层和反型层12

1.3.2 耗尽层12

1.3.4 Helmholtz双电层13

1.3.5 表面态14

1.3.6 费米能级钉固16

1.3.7 半导体/电解质界面的等效电路和电容17

1.3.8 平带电势18

1.4 电荷传递的动力学20

1.4.1 基本理论20

1.4.2 基础理论的限制23

1.4.3 极限电流25

1.4.4 击穿25

1.4.5 电势分布26

1.4.6 电流倍增27

1.5 光效应28

1.5.1 光电流28

1.5.2 光电位31

1.5.3 能量转换效率33

1.5.4 表面复合33

1.6 开路电位34

1.7 实验技术36

第2章 硅/电解质界面39

2.1 硅的基本性质39

2.2 水溶液中的热力学稳定性41

2.3 表面吸附46

2.3.1 氢终止47

2.3.2 氟终止52

2.3.3 金属和有机杂质的吸附53

2.4 自然氧化物54

2.4.1 在空气中的氧化物55

2.4.2 在水和溶液中59

2.5 憎水和亲水表面61

2.6 表面态63

2.7 平带电位66

2.7.1 pH值的影响68

2.7.2 表面条件的影响69

2.7.3 表面态的影响71

2.7.4 能带图72

2.8 开路电位73

2.8.1 各种因素的影响76

2.8.2 腐蚀电流80

第3章 阳极氧化物82

3.1 前言82

3.2 氧化物的类型82

3.2.1 热氧化物83

3.2.5 氧化物在器件生产中的使用84

3.3.1 概述84

3.3 阳极氧化膜的构成84

3.2.4 自然氧化物和阳极氧化物84

3.2.3 液相沉积84

3.2.2 化学气相沉积84

3.3.2 溶液组成的影响86

3.3.3 硅基体的影响90

3.3.4 极化条件的影响91

3.3.5 光照的影响92

3.3.6 电致发光93

3.4 生长机理94

3.4.1 反应94

3.4.2 氧化物内的离子传递95

3.4.3 n-Si上的生长的膜97

3.4.4 电致发光98

3.4.5 总的生长模型99

3.4.6 生长动力学100

3.5 特性103

3.5.1 物理和化学特性105

3.5.2 电性能109

第4章 硅氧化物的刻蚀116

4.1 引言116

4.2 概述116

4.3 硅的热氧化物122

4.4 石英和熔合硅石126

4.5 沉积硅氧化物129

4.6 阳极氧化物132

4.7.1 刻蚀反应134

4.7 刻蚀机制134

4.7.2 速率方程140

4.7.3 氧化物结构的作用144

第5章 阳极性能147

5.1 引言147

5.2 电流-电位关系147

5.2.1 含氟溶液147

5.2.2 碱性溶液152

5.3 光效应153

5.4 有效的溶解价158

5.5 氢气的产生160

5.6 极限电流161

5.7 界面层的阻抗166

5.8 Tafel斜率和电位分布168

5.8.1 Tafel斜率168

5.8.2 电位分布170

5.9 钝化171

5.9.1 出现171

5.9.2 碱性溶液中的钝化172

5.9.3 钝化膜176

5.10 电流振荡180

5.10.1 振幅和频率180

5.10.2 阳极氧化物的厚度和性质的振荡182

5.10.3 机理183

5.11 能带的参与和速率的控制过程188

5.12 反应机理191

5.12.1 Turner-Memming模型191

5.12.2 后来的修正192

5.12.3 碱性溶液中反应机理的模型195

5.12.4 综合的反应机制198

第6章 阴极特性和氧化-还原对205

6.1 引言205

6.2 析氢过程205

6.2.1 动力学过程205

6.2.2 表面变性209

6.3.1 动力学过程210

6.3 金属沉积作用210

6.3.2 表面形貌215

6.4 硅的沉积过程218

6.5 氧化-还原对218

6.5.1 单个氧化-还原对221

6.5.2 与氧化-还原反应有关的电致发光233

6.6 开路光电压234

6.7 表面改性236

6.7.1 金属镀层238

6.7.2 聚合物涂层240

6.7.3 无水溶液241

7.2 概述244

第7章 硅的刻蚀244

7.1 引言244

7.3 氟化物溶液252

7.3.1 无氧化剂的情况252

7.3.2 CrO3的影响255

7.3.3 HNO3的影响256

7.3.4 其他氧化剂的影响259

7.4 碱性溶液260

7.4.1 KOH溶液261

7.4.2 其他无机物溶液264

7.4.3 有机溶液266

7.5 重掺杂材料的刻蚀速率271

7.6 各向异性刻蚀274

7.6.1 刻蚀速率对晶体取向的敏感性274

7.6.2 机理278

7.6.3 各向异性刻蚀表面的基本特征285

7.7 表面粗糙度288

7.7.1 微观粗糙度289

7.7.2 宏观粗糙度292

7.7.3 粗糙度的来源299

7.8 应用300

7.8.1 清洗300

7.8.2 缺陷刻蚀305

7.8.3 材料的去除307

第8章 多孔硅312

8.1 引言312

8.2 多孔硅的形成312

8.2.1 i-V曲线的特征312

8.2.2 PS形成和电化学抛光的条件315

8.2.3 有效溶解价和氢的析出316

8.2.4 多孔硅的生长速率319

8.2.5 物料传递322

8.2.6 在PS形成过程中的化学溶解323

8.3 形貌324

8.3.1 概述324

8.3.2 孔径和孔间距326

8.3.3 孔的取向和形状336

8.3.4 孔的分支340

8.3.5 PS和硅的界面341

8.3.6 深度变化341

8.3.7 密度和比表面积348

8.3.8 组成351

8.3.9 晶体结构352

8.3.10 小结354

8.4 在OCP下PS的形成357

8.6 形成机理358

8.6.1 发展历史358

8.5 在特殊条件下PS的形成358

8.6.2 PS形成机理方面的分析370

8.6.3 小结383

8.7 性质和应用385

第9章 总结388

9.1 复杂性388

9.2 表面状态390

9.3 氧化膜391

9.4 对曲率的灵敏性393

9.5 对表面晶格结构的灵敏性394

9.6 相对性395

9.7 未来研究方向396

参考文献398