Characterization of thin InP anodic oxide layers: Correlation of morphological investigations with chemical and electrical properties

Depending on the applied electrochemical parameters, various oxide films can be grown onto InP in aqueous media. In this work, two oxide layers have been grown in borate buffer solution at pH = 9 by applying a low (0.2 mA cm−2) or a high (30 mA cm−2) current density, but a similar coulometric charge. Capacitance–voltage measurements performed before and after the anodic processes have been made to investigate the electrical properties of new interfaces, while X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis and atomic force microscopy (AFM) observations were used to access to the chemical and topographic aspects of the two oxidized surfaces. It is demonstrated that AFM observations coupled with electrochemical and XPS measurements is a good probe for the study of thin oxide on InP. A correlation between the anodization parameters and the resulting electrical and morphological aspects of the anodic layers is clearly evidenced.

RésuméSelon la méthode électrochimique utilisée, des films d'oxyde très différents peuvent être préparés sur le phosphure d'indium, en solution aqueuse. Dans ce travail, deux couches d'oxyde anodiques ont été formées sur InP en milieu tamponné borate, à pH = 9, en appliquant des densités de courant différentes, une faible (0,2 mA cm−2) et une beaucoup plus élevée (30 mA cm−2). Une même quantité de charge a été mise en jeu pour ces deux traitements galvanostatiques. Des mesures de capacités interfaciales ont été réalisées avant et après chaque traitement afin d'étudier les propriétés électriques des interfaces ainsi modifiées. Des analyses par XPS (spectroscopie de photo-électrons X) et des études AFM (microscope à force atomique) ont quant à elles permis d'estimer l'évolution chimique et morphologique des surfaces oxydées. Nous avons démontré que l'association « AFM, XPS et mesures C–V électrochimiques » était très performante pour l'étude des oxydes fins sur InP. En particulier, ces travaux ont mis en évidence la corrélation entre paramètres d'anodisation, propriétés électriques et morphologie des couches d'oxydes formées.