铟锑(InSb)表面热诱导与原位辅助原生氧化物脱附研究：机制、动力学与表面形貌调控新策略

本综述系统探讨了InSb表面原生氧化物的脱附机制，重点比较了真空退火与锑(Sb)/铟(In)辅助退火的效能差异。研究表明，In辅助退火可显著降低脱附温度（符合Avrami动力学）、抑制表面凹坑(pits)形成，为高性能红外(IR)光电探测器与量子计算器件的异质结外延生长提供关键表面预处理方案。

　　

Highlight

材料与方法

实验采用Te掺杂的InSb (100) n⁺衬底。在实验I中，通过X射线光电子能谱(XPS)连续监测超高真空环境（<10^?9 Torr）下300至400°C加热过程中衬底表面元素与化学组成的变化。XPS测量使用SPECS GmbH ProvenX-ARPES系统，配备ASTRAIOS 190电子能量分析仪与2D-CMOS探测器。

AFM分析

图1展示了实验I、III和IV后InSb表面的原子力显微镜(AFM)图像。真空退火与锑辅助退火后表面均出现凹坑(pits)与岛屿结构。根据凹坑深度分布图，锑辅助退火产生的凹坑更深——实验I与III的平均深度分别为5.1 nm与6.1 nm。推测锑通量会减缓氧化铟脱附并加剧凹坑形成。

结论

本研究系统阐述了真空与铟/锑通量辅助退火去除InSb表面原生氧化物的机制。真空退火第一阶段，锑氧化物与InSb反应生成氧化铟(In₂O₃)，其动力学符合级数模型；第二阶段氧化铟发生脱附。锑通量会抑制脱附速率并加深表面凹坑，而铯通量辅助退火不仅能降低反应温度，还可获得更平整的表面形貌，为高质量外延生长奠定基础。