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本文根據(jù)測量的OCP和平帶電壓，構(gòu)建了氫氧化鉀水溶液中n-St的定量能帶圖，建立了同一電解質(zhì)中p-St的能帶圖，進(jìn)行了輸入電壓特性的測量來驗(yàn)證這些能帶圖，硅在陽極偏置下的鈍化作用歸因于氧化物膜的形成，氧化產(chǎn)物的氧化速率和擴(kuò)散速率之間的競爭決定了陽極氧化是蝕刻過程還是鈍化過程。研究了重?fù)诫s硅的蝕停止，原因是高載流子濃度下氧化膜的生長速率提高。
采用（I00）方向的商業(yè)n和pSt。n-St的電阻率為6~i~-cm，p-St的電阻率為15~20~-cm。這些樣品在沸騰的三氯乙烷、丙酮和甲醇中依次脫脂，用去離子水沖洗后，將樣品浸入HF/H20溶液中，以去除天然的氧化物，將共銅合金粘貼在樣品和銅板之間，為電化學(xué)測量提供良好的接觸，將樣品和銅板固定在聚四氟乙烯樣品支架中，其中硅的暴露面積為0.072cm2，在2M氫氧化鉀溶液中浸泡前，將樣品浸入HF/H20溶液中幾分鐘，然后用去離子水沖洗。
在樣品達(dá)到平衡后，用恒電位器將n-St的電位控制在比OCP稍多的陽極電位上，記錄了穩(wěn)定的電流，稱為暗電流，然后打開光，陽極電流突然變化，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的值，稱為光電流。當(dāng)能帶彎曲時(shí)，在n-St中存在一個(gè)電場，將光化電子和空穴分開，這些光生孔對陽極電流的貢獻(xiàn)是光電流的磁化率(hi)，對于n-St，光產(chǎn)生的電子和空穴重組的機(jī)會增強(qiáng)了，因此，當(dāng)施加的陽極偏置接近平帶電壓時(shí)，光電流的敏感性減小，在平帶電壓下，由于電場的消失，光電流磁化率應(yīng)為零。
在黑暗中，系統(tǒng)的I-V曲線沒有明顯的變化，n-和p-St的鈍化峰的幅度相似，n和p-St鈍化峰的電位分別為-0.92和-0.71V，鈍化峰的鈍化峰為圓形，鈍化峰為尖銳，在鈍化峰之外，n-St的陽極電流從2.3V略有增加到10V，對于p-St，陽極電流大幅增加，在3.7和8.7V處有兩個(gè)峰，在陰極偏置條件下，陰極電流隨n-St的陰極偏置幾乎呈線性增加，而p-St的陰極電流飽和度為-25~A/cm2。
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圖1
圖中的插圖1給出了在OCP附近的I-V曲線的詳細(xì)視圖。在鈍化峰之前，I-V特性對n-Si/KOH表現(xiàn)出線性的歐姆接觸行為，對p-St/氫氧化鉀表現(xiàn)出整正的肖特基接觸行為,光照對I-V曲線的影響如圖所示,在光照下，n-St的陽極電流和p-St的陰極電流的I-V曲線有顯著變化,對于n-St，超過-0.92V的鈍化電位(PP)的陽極電流增加，在3.7V和8.7V的光照下出現(xiàn)兩個(gè)峰,光照下n-St的陽極電流與黑暗中p-St的陽極電流表現(xiàn)相同,對于照明下的p-St，陰極電流不飽和，并隨陰極偏置的增加而增大。
在這個(gè)耗盡區(qū)域內(nèi)的電子空穴對可以分離，并有助于光電流磁化率,由于損耗區(qū)域的寬度隨偏置的增大而增大，光電流敏感率隨陽極偏置的增加而增大,由于(i)陽極磁化率太弱，無法檢測到p-St的平帶電壓，且(i)大于鈍化電位，無法測量p-St的平帶電壓,因此，在陽極偏置達(dá)到平帶電壓之前，p-St的表面被鈍化。
不同的堿烴電解質(zhì)中OH-/H~O的費(fèi)米水平不同,氫氧化鉀中n-St的OCP值與其他堿性電解質(zhì)中的OCP值不同,因此在2M氫氧化鉀中，OH-/H20的費(fèi)米水平應(yīng)該不同于其他堿性電解質(zhì)，如氨。
我們假設(shè)平衡時(shí)的電位降落在半導(dǎo)體上，平衡時(shí)n-St的能帶彎曲可以從OCP和平帶偏置電壓的知識來確定,在平衡狀態(tài)下和平帶偏置狀態(tài)下，n-St的能帶圖,從測量的平帶電壓-1.04V和OCP，-1.25V，在平衡時(shí)，n-St的能帶在界面處向下彎曲0.21eV,因此，n-St的表面隨電子一起積累,這種大多數(shù)載體的積累導(dǎo)致了n-St和氫氧化鉀之間的歐姆接觸的形成。
通過測量OCP來構(gòu)建2M氫氧化鉀中p-St的能帶圖,2M氫氧化鉀中p-Si在平衡狀態(tài)和平帶偏置時(shí)的能帶圖,得到的平帶電壓為-0.44V,在平衡狀態(tài)下，氫氧化鉀中的p-Si的能帶向下彎曲了0.49eV，即在界面附近形成了一個(gè)勢壘,圖中能帶彎曲qbs的大小,說明p-St的表面還沒有處于強(qiáng)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。
通過測量OCP和平帶電壓，建立了2M氫氧化鉀中n-Si的能帶圖,采用光電流磁化率法測定了氫氧化鉀中n-Si的拉帶電壓為-1.04V,根據(jù)氫氧化鉀中對n-Si和p-Si的電子親和力相等的假設(shè)，構(gòu)造了p-Si的能帶圖,在平衡狀態(tài)下，n和pSi的能帶在界面附近向下彎曲,對于nsi，在界面上存在一個(gè)堆積層,而對于p-Si，在界面附近存在一個(gè)勢壘和一個(gè)耗盡區(qū),這導(dǎo)致n-Si具有歐姆接觸I-V特征，p-Si具有肖特基接觸I-V特征,在鈍化峰之前，觀察到n-Si的線性I-V關(guān)系，以及p-Si的整流特性,這些特性與氫氧化鉀水溶液中硅的能帶圖相一致。
當(dāng)施加陽極值大于PP的偏置時(shí)，結(jié)構(gòu)從Si/電解質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)镾i/氧化物/電解質(zhì),正硅和psi的陽極電流歸因于氧化膜的電化學(xué)形成,正硅反轉(zhuǎn)層和正硅堆積層中的孔有助于氧化物膜的形成,利用能帶圖可以清楚地解釋這些空穴的形成,照明對n-Si和p-Si的OCP和I-V曲線的影響也可以通過能帶模型來理解,利用能帶圖可以解釋氫氧化鉀中硅的刻蝕機(jī)理和載流子輸運(yùn)現(xiàn)象,氧化速率與氧化產(chǎn)物擴(kuò)散速率之間的競爭決定了陽極氧化是蝕刻過程還是鈍化過程,重?fù)诫sSi的蝕刻停止機(jī)制歸因于高載流子濃度下氧化膜生長速率的提高