研究目的
为了理解和控制InP表面氧化物的形成——这对光电子和光电化学器件中的器件功能、性能及耐久性具有关键影响。
研究成果
该研究详细揭示了InP表面氧化过程的机理，阐明了电子特性、氧化物形貌与局部氧环境之间的明确关联。这为通过可控表面氧化来调控InP基能量转换器件的光电性能提供了指导。
研究不足
该研究仅限于特定O2压力和温度条件下的InP(001)表面。表面氧化物的形成与演化复杂性可能因不同条件或其他III-V族半导体而异。
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InP表面氧化诱导聚合及其对光电子应用的影响
DOI：10.1021/acs.jpcc.9b07260
期刊：The Journal of Physical Chemistry C
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
磷化铟（InP）是光电子学和光电化学器件等能量转换应用领域研究最深入的材料之一。该材料——以及更广泛的III-V族半导体——长期面临的挑战在于理解和控制表面氧化物的形成，这会显著影响器件的功能、性能和耐久性。我们结合先进的环境压力X射线光电子能谱（APXPS）原位技术和第一性原理模拟，揭示了InP(001)表面氧化过程的机理。通过直接对表面模型进行第一性原理光谱计算来解读APXPS结果，并通过对比计算和测量的功函数，我们提供了热氧化物化学演变的客观图景。在低温（<573K）下，氧气暴露主要导致形成分散的交联POx单元（厚度为亚单层），这些单元生长为动力学受限的表面层非晶二维薄膜。温度升高（>573K）会导致POx单元聚合，并形成复杂的非均匀三维表面氧化物网络，该网络向表面逐渐富铟贫磷。最终，通过一种迄今未报道的耦合电荷转移异构转化机制加速磷流失，在773K下形成具有截然不同光电特性和热载流子传输特性的厚非晶类In2O3氧化物。除阐明表面氧化的复杂机理外，我们的结果表明可通过利用热力学与动力学因素的竞争来有目的地调控氧化物组成。
作者：
Xueqiang Zhang，Tadashi Ogitsu，Brandon C. Wood，Tuan Anh Pham，Sylwia Ptasinska
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