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本文讲了我们华林科纳研究了半导体衬底的光电效应 ， 接触电位引起的腐蚀可以加速 ， 光照度可以增加Pt/GaAs边界之间的接触电位 ， 从而增强GaAs/溶液界面和Pt/溶液界面的极化 ， 从而加速砷化镓的阳极溶解 ， 基于这一原理 ， 证明了光增强的电化学机制可以提高ECNL的效率 。
已经证明 ， 当系统浸没在含有电子受体(如KMnO4)的电解质中时 ， 接触电位可以诱导n-GaAs的阳极溶解(图1a) ， 并且我们开发了一种用于形成3D-MNSs模板形成的ECNL技术 ， 了解到n-GaAs是一种具有优异光电性能的半导体 ， 如图1b所示 ， 当n-GaAs被照亮时 ， 由于两种材料的功函数不同 ， 电子将从价带退出到导带 ， 然后移动到Pt侧 ， 当两种材料在Pt/n-GaAs边界上具有相同的费米能级时 ， 系统将达到平衡 ， 即建立热力学平衡 。 通过测量在40mM高锰酸钾和1.84M硫酸的电解质溶液中的界面电位 ， 实验证明了上述理论分析 。 如图1d所示 ， 当Pt金属化模板电极与砷化镓晶片分离时 ， 与Hg/Gg2SO4参考电极相比 ， Pt/GaAs界面和GaAs/溶液界面的电位分别为0.84V和0.65V 。
如图2a和2b所示 ， GaAs电极上的表观阳极电流密度在无光照时约为6.7uA cm ， 有光照时增加到77.9 uA cm以上 ， 铂电极上的电流密度变化不太明显 ， 但仍比GaAs电极上获得的电流密度高得多(图2c和d) 。
反应系统的速率决定步骤是砷化镓的腐蚀 ， 无论系统是否被照亮 。 需要注意的是 ， 光电效应使砷化镓的腐蚀速率提高了大约三个数量级 ， 这表明了ECNL工艺的加速 ， 从而提高了其制造效率 ， 对比ECNL实验是在有照明和无照明的情况下进行的 。 由ECNL在GaAs晶片上制造的凹面微透镜阵列 ， 工作时间为20分钟 ， 不使用和使用460mW的照明功率 。 从图所示的曲线可以看出 ， 有照明时的移动速率加快了1.5倍以上 ， 去除量与腐蚀时间 ， 去除率在开始时迅速增加 ， 然后缓慢下降 。 15分钟内不同照明功率下的微透镜轮廓和去除量 ， 当照明功率大于150 mW时 ， 去除率(或体积)有所提高 ， 这个阈值实际上是n-GaAs晶片中电荷分离、复合和转移之间的平衡 ， 也是ECNL中涉及的界面电荷转移过程 ， 当功率高于阈值时 ， 去除率随照明功率线性增加 。
【砷化镓晶片上的电化学腐蚀】我们证明了在电解质环境中 ， 由Pt和砷化镓边界之间的接触电位引起的砷化镓的光电效应加速腐蚀 ， 在氙气光源的照明下 ， 由于电子功函数的不同 ， 电子将从价带被激发到导带 ， 然后移动到铂侧 ， 因此 ， Pt/溶液界面和砷化镓/溶液界面的极化都被增强 ， 界面电荷转移被动力学加速 ， 动力学研究表明 ， 速率决定步骤确实是砷化镓的腐蚀 ， 然而在实际的ECNL过程中 ， 阴离子的质量平衡和产物的去除将会造成问题 。 砷化镓的加速腐蚀速率将提高ECNL的效率 ， 这种独特的电化学现象使得ECNL作为直接在半导体晶片上制造功能性3D-MnS的微加工技术更具竞争力 ， 并且在半导体工业中具有潜在的应用前景 。
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