自1972年开始，随着光电子能谱（XPS）技术的快速发展，人们对表面化学组成的分析得到实现。经过对光电子内层能级的分析显示，GaAs的表面组成通常描述为Ga2O3、As2O3和As2O5的混合物，或者类-Ga2O3、类-As2O3和类-As2O5的混合物。这些表面组成都是无定形的。Thurmond及其合作者，通过将 GaAs和As2O3混合在一起，在高温下退火48小时，得到了 Ga-As-O 三元相图[7]。

图1。2 Ga-As-O三元相图

研究认为，GaAs与As2O3和As2O5会发生如下反应[9]：

                        As2O3+2GaAs → Ga2O3+ 4As                      (1。1)

                        3As2O5+ 10GaAs → 5Ga2O3+ 16As                    (1。2)

如此Ga2O3和As达到平衡系统中的稳定相[8]。

    尽管现在对GaAs表面组成有了一些认知，但是依然存在许多争论和疑问，不光对氧化物的具体成分存在疑问，而且对不同氧化物的排列方式也有很大争论：有人认为是混合在一起的，也有人认为表面外层为Ga2O3，其次是 As2O3，As则存在于本体附近的界面处[12]。此外，对氧化物组成分析也有着各家之言。因此，对于同一种化合物的结合能值，不同作者给出的数据不同，有的甚至相差2eV之多。再者，表面反应机理还尚缺认识，反应是如何进行的，是砷先反应还是镓先反应，亦或是两者同时反应，目前争论还比较多。文献综述

1。3  国内外对GaAs光电阴极的表面清洗的研究概况

1。4  本课题研究背景及主要工作

    GaAs光电阴极作为目前最先进的第三和第四代微光像增强器的主要材料，在微光夜视技术中占据重要地位[4]。总体来讲，国内对GaAs光电阴极表面清洗方法的研究还缺乏系统，认知程度也较低。因此本课题选择GaAs光电阴极材料及其表面清洗方法作为研究对象，对于认识GaAs的表面特性，改善GaAs光电阴极制备工艺以提高我国微光器件性能具有重要意义。

在查阅了大量中外文GaAs光电阴极研究文献的基础上，结合对GaAs样品表面清洗的多次实验，本文围绕着MBE和MOCVD生长GaAs光电阴极的表面清洗工艺比较研究进行了以下几个方面的工作：

（1）研究学习了GaAs光电阴极的基础理论，着重学习了GaAs光电阴极表面污染物的构成及表面清洗工艺的知识。学习了表面分析技术及相关知识，着重学习了X射线光电子能谱(XPS)分析方法。

（2）学习并掌握了GaAs表面化学清洗试剂的配制方法，并使用多种化学试剂对MBE和MOCVD生长GaAs外延片的多个样品进行了表面清洗实验。结合相关理论，通过实践了解了PHI5000 VersaProbe II XPS仪器的组成和使用方法，并利用该设备对不同化学试剂清洗前后的GaAs样品表面进行了XPS分析。

（3）学习并利用数据分析软件MultiPak对多次实验所得到的XPS谱图进行了定性和定量分析。比较了MBE和MOCVD生长的GaAs光电阴极经化学试剂清洗前后的表面元素组成和变化。总结出了适合GaAs光电阴极材料表面的化学清洗方法。

2  表面分析方法及实验设备

2。1  X射线光电子能谱分析方法

2。1。1  原理

    如图2。1，X射线光电子能谱（XPS）利用X射线束（一般使用Al阳极或Mg阳极）作为入射源照射在样品表面，使得光电子从原子的核心层被激发出来。光电子进入能量分析器，由于色散作用，能够测出这些光电子的能量大小[10]。按能量大小对它们进行分布的数理统计，并用适当的方式显示、记录，就能够得到XPS谱图[17]，如图2。2。将谱图和周期表中各元素的轨道电子结合能相对照，就能分析出材料表面所含的化学成分及含量[12]。