Growth and formation of hybrid structures on InP by alternated anodizations in aqueous media and liquid ammonia

Results about electrochemical anodic passivation of indium phosphide formed sequentially in two electrolytes with contrasted properties are reported for the first time. Using a galvanostatic method, oxidation of the InP surface has been formed initially at pH 9 with a current density of 0.2 mA cm−2, while the anodization was achieved under illumination in liquid ammonia by cyclic voltammetry. Capacitance–voltage measurements in aqueous media coupled with cyclic voltammetry in liquid ammonia indicate the covering level of the two kinds of anodic layers, whereas XPS analysis gives access to chemical composition of hybrid structures. As a first result, the different measurements reveal the great stability of anodic oxide in liquid ammonia, at each step of oxide coverage. As a second result, the formation of a mixed layer with both oxide and “P–N” terminations has been evidenced by XPS. A new route of InP passivation was clearly established by this alternated anodization process.

RésuméPour la première fois, l'anodisation électrochimique du phosphure d'indium a été réalisée successivement dans deux électrolytes très différents : le milieu aqueux et l'ammoniac liquide. L'anodisation de InP est d'abord réalisée à pH 9 par voie galvanostatique en appliquant une densité de courant de 0,2 mA cm−2. Le traitement se poursuit dans l'ammoniac par voltamétrie cyclique sous éclairement. Les mesures de capacité interfaciale réalisées en milieu aqueux et la voltamétrie cyclique effectuée dans l'ammoniac liquide ont permis d'évaluer le taux de recouvrement des différents films anodiques. Les analyses spectroscopiques de surface (XPS) ont quant à elles permis d'accéder à la composition chimique des surfaces ainsi traitées. Le premier résultat majeur est la mise en évidence de la grande stabilité, dans l'ammoniac liquide, du film d'oxyde réalisé en milieu aqueux. Cette stabilité est vérifiée quel que soit le taux de recouvrement de l'oxyde à la surface Hd'InP. Le deuxième résultat majeur est la mise en évidence par XPS d'une structure hybride en surface, combinant à la fois des oxydes et des terminaisons de type « P–N ». Une nouvelle voie de passivation Hd'InP est ainsi obtenue par des traitements électrochimiques alternés.