本文講了我們?nèi)A林科納研究了半導(dǎo)體襯底的光電效應(yīng)，接觸電位引起的腐蝕可以加速，光照度可以增加Pt/GaAs邊界之間的接觸電位，從而增強(qiáng)GaAs/溶液界面和Pt/溶液界面的極化，從而加速砷化鎵的陽(yáng)極溶解，基于這一原理，證明了光增強(qiáng)的電化學(xué)機(jī)制可以提高ECNL的效率。

已經(jīng)證明，當(dāng)系統(tǒng)浸沒(méi)在含有電子受體(如KMnO4)的電解質(zhì)中時(shí)，接觸電位可以誘導(dǎo)n-GaAs的陽(yáng)極溶解(圖1a)，并且我們開(kāi)發(fā)了一種用于形成3D-MNSs模板形成的ECNL技術(shù)，了解到n-GaAs是一種具有優(yōu)異光電性能的半導(dǎo)體，如圖1b所示，當(dāng)n-GaAs被照亮?xí)r，由于兩種材料的功函數(shù)不同，電子將從價(jià)帶退出到導(dǎo)帶，然后移動(dòng)到Pt側(cè)，當(dāng)兩種材料在Pt/n-GaAs邊界上具有相同的費(fèi)米能級(jí)時(shí)，系統(tǒng)將達(dá)到平衡，即建立熱力學(xué)平衡。通過(guò)測(cè)量在40mM高錳酸鉀和1.84M硫酸的電解質(zhì)溶液中的界面電位，實(shí)驗(yàn)證明了上述理論分析。如圖1d所示，當(dāng)Pt金屬化模板電極與砷化鎵晶片分離時(shí)，與Hg/Gg2SO4參考電極相比，Pt/GaAs界面和GaAs/溶液界面的電位分別為0.84V和0.65V。

如圖2a和2b所示，GaAs電極上的表觀陽(yáng)極電流密度在無(wú)光照時(shí)約為6.7uA cm，有光照時(shí)增加到77.9 uA cm以上，鉑電極上的電流密度變化不太明顯，但仍比GaAs電極上獲得的電流密度高得多(圖2c和d)。

反應(yīng)系統(tǒng)的速率決定步驟是砷化鎵的腐蝕，無(wú)論系統(tǒng)是否被照亮。需要注意的是，光電效應(yīng)使砷化鎵的腐蝕速率提高了大約三個(gè)數(shù)量級(jí)，這表明了ECNL工藝的加速，從而提高了其制造效率，對(duì)比ECNL實(shí)驗(yàn)是在有照明和無(wú)照明的情況下進(jìn)行的。由ECNL在GaAs晶片上制造的凹面微透鏡陣列，工作時(shí)間為20分鐘，不使用和使用460mW的照明功率。從圖所示的曲線可以看出，有照明時(shí)的移動(dòng)速率加快了1.5倍以上，去除量與腐蝕時(shí)間，去除率在開(kāi)始時(shí)迅速增加，然后緩慢下降。15分鐘內(nèi)不同照明功率下的微透鏡輪廓和去除量，當(dāng)照明功率大于150 mW時(shí)，去除率(或體積)有所提高，這個(gè)閾值實(shí)際上是n-GaAs晶片中電荷分離、復(fù)合和轉(zhuǎn)移之間的平衡，也是ECNL中涉及的界面電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程，當(dāng)功率高于閾值時(shí)，去除率隨照明功率線性增加。

我們證明了在電解質(zhì)環(huán)境中，由Pt和砷化鎵邊界之間的接觸電位引起的砷化鎵的光電效應(yīng)加速腐蝕，在氙氣光源的照明下，由于電子功函數(shù)的不同，電子將從價(jià)帶被激發(fā)到導(dǎo)帶，然后移動(dòng)到鉑側(cè)，因此，Pt/溶液界面和砷化鎵/溶液界面的極化都被增強(qiáng)，界面電荷轉(zhuǎn)移被動(dòng)力學(xué)加速，動(dòng)力學(xué)研究表明，速率決定步驟確實(shí)是砷化鎵的腐蝕，然而在實(shí)際的ECNL過(guò)程中，陰離子的質(zhì)量平衡和產(chǎn)物的去除將會(huì)造成問(wèn)題。砷化鎵的加速腐蝕速率將提高ECNL的效率，這種獨(dú)特的電化學(xué)現(xiàn)象使得ECNL作為直接在半導(dǎo)體晶片上制造功能性3D-MnS的微加工技術(shù)更具競(jìng)爭(zhēng)力，并且在半導(dǎo)體工業(yè)中具有潛在的應(yīng)用前景。