SiO2/Ta interface reaction in magnetic multilayers and its influence on Ta buffer layers

Ta is often used as a buffer layer in magnetic multilayers. In this study, Ta/Ni81Fe19/Ta multilayers were deposited by magnetron sputtering on sing-crystal Si with a 300-nm-thick SiO2 film. The composition and chemical states at the interface region of SiO2/Ta were studied using the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and peak decomposition technique. The results show that there is an "intermixing layer" at the SiO2/Ta interface due to a thermodynamically favorable reaction: 15 SiO2 + 37 Ta = 6 Ta2O5 + 5 Ta5Si3. Therefore, the Ta buffer layer thickness used to induce NiFe (111) texture increases.     

PZT／SiO_2／Si界面的XPS分析

采用ＳＯＬ－ＧＥＬ工艺在ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上制备了铁电薄膜，对ＰＺＴ／ＳｉＯ２／Ｓｉ结构进行了ＸＰＳ分析，结果表明，在ＰＺＴ铁电薄膜和硅衬底之间加ＳｉＯ２使Ｆ／Ｓ界面得到了改善．     

SiGe合金氧化层中的纳米结构

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品，用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构。并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟。计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布，并且反馈控制加工过程。优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件。我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构，我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好。     

MECHANISM OF NANOSTRUCTURE IN OXIDATION OF Si1-xGex AL-LOYS

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品,用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构,并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟,计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布,并且反馈控制加工过程,优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件.我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构,我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好.     

硅锗合金氧化层中纳米结构的量子受限分析

在硅锗合金氧化层中发现锗纳米表层结构，并分析了其时应的PL谱结构。提出相对应的量子受限模型计算公式和算法，理论分析结果与实验结果拟合较好。     

磁控溅射Cu膜之Cu/SiO2/Si结构的应力

采用红外光弹测量法用磁控溅射淀积在SiO2/Si晶片表面的Cu膜在Si衬底中引入的应力。结果表明：SiO2在Si衬氏中引和张应力，而Cu在Si衬氏中引入压应力，在Cu/SiO2/Si结构中，随SiO2膜厚减小和Cu膜厚增大，Si衬底中张应力逐渐减小，最终转为压应力。同时比较、分析了理论估算值和实验结果的差异，预示和分析了Cu引线的可靠性。     

一种制备SiO2膜的方法——氧等离子体处理聚硅烷涂层

作者利用低温氧等离子体处理聚硅烷涂层，成功地制备了SiO2膜．由IR谱给出的Si-O键的吸收峰波数，随氧等离子体处理时间的不同在1065～1088cm-1范围变化；XPS谱给出Si2p的结合能为103．3～103．5eV，硅氧原子比为1：1．99；激光椭园偏振仪测得折射率在1．30～1．55范围；MOS电容的高频C-V特性曲线表明，平带电压为正，计算得氧化物电荷的电性为负，密度为6．6×1010～8．8×1011cm-2，其大小可以通过改变处理条件进行控制；BT实验表明，可动电荷密度为(3～6)×1010cm-2，这种新型的SiO2膜可望在微电子器工艺中得到应用．     

用L-B膜实现MIS结构的C-V特性研究

测定了多种具有金属／L－B膜绝缘层／半导体（Si）结构的纳米厚度有机功能膜的C－V特性．研究发现C－V特性受到L－B膜的分子组分和氧化膜厚度的影响．     

Si_（83）Ge_（17）/Si压应变衬底上HfAlO_x栅介质薄膜微结构、界面反应和介电性能研究

本文研究了射频磁控溅射沉积在p-Si83Ge17/Si（100）压应变衬底上HfAlOx栅介质薄膜的微结构及其界面反应,表征了其各项电学性能,并与相同制备条件下沉积在p-Si（100）衬底上薄膜的电学性能进行了对比研究.高分辨透射电子显微镜观测与X射线光电子能谱深度剖析表明600°C高温退火处理后,HfAlOx薄膜仍保持非晶态,但HfOx纳米微粒从薄膜中分离析出,并与扩散进入膜内的Ge,Si原子发生界面反应生成了富含Ge原子的HfSiOx和HfSix的混合界面层.相比在相同制备条件下沉积在Si（100）衬底上的薄膜样品,Si83Ge17/Si（100）衬底上薄膜的电学性能大幅提高：薄膜累积态电容增加,有效介电常数增大（～17.1）,平带电压减小,？1V栅电压下漏电流密度J减小至1.96×10？5A/cm2,但电容-电压滞后回线有所增大.Si83Ge17应变层抑制了低介电常数SiO2界面层的形成,从而改善了薄膜大部分电学性能;但混合界面层中的缺陷导致薄膜界面捕获电荷有所增加.     

Evolution of insoluble eutectic Si particles in anodic oxidation films during adipic-sulfuric acid anodizing processes of ZL114A aluminum alloys

The effects of insoluble eutectic Si particles on the growth of anodic oxide films on ZL114A aluminum alloy substrates were investigated by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The anodic oxidation was performed at 25℃ and a constant voltage of 15 V in a solution containing 50 g/L sulfuric acid and 10 g/L adipic acid. The thickness of the formed anodic oxidation film was approximately 7.13 μm. The interpore distance and the diameters of the major pores in the porous layer of the film were within the approximate ranges of 10-20 nm and 5-10 nm, respectively. Insoluble eutectic Si particles strongly influenced the morphology of the anodic oxidation films. The anodic oxidation films exhibited minimal defects and a uniform thickness on the ZL114A substrates; in contrast, when the front of the oxide oxidation films encountered eutectic Si particles, defects such as pits and non-uniform thickness were observed, and pits were observed in the films.     

集成电路钝化层薄膜的纳米力学性质研究

利用等离子体增强化学气相淀积工艺在P型单晶硅（111）衬底上制备了厚度为70、150、450nm的SiO2薄膜和100、170、220nm的Si3N4薄膜,并使用纳米压入仪对薄膜进行了纳米力学测试与分析．薄膜在不同载荷下的硬度和弹性模量计算采用Oliver-Pharr方法．在测量两种薄膜的硬度时没有发现压痕尺寸效应．SiO2薄膜的弹性模量与压入深度的依赖关系不明显,但与薄膜厚度的依赖关系较明显,薄膜厚度的增加将导致弹性模量显著减小,而Si3N4的弹性模量与薄膜厚度的依赖关系不明显,但与压入深度的依赖关系较明显,会随着压入深度的增加而逐渐增加到某一定值．     

(AlxGa1-x)yIn1-yP表面氧化特性

利用双层吸收膜模型,采用消光式椭圆偏振仪,对用ＭＯＣＶＤ方法生长的（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（本征）、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（掺Ｍｇ）和（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（掺Ｓｉ）３个样品及它们的表面氧化膜的光学参数进行了测量和计算,并对其结果加以讨论．另外还在室温下对（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（本征）表面氧化膜的生长速率及其厚度进行研究,并得到膜厚与时间的线性关系曲线     

真空紫外光直接光化学汽相沉积SiO_2界面特性的研究

通过ＭＯＳ结构Ｃ－Ｖ特性曲线和Ｃ－Ｖ特性滞后曲线，对不同淀积条件下的ＳｉＯ２－Ｓｉ界面特性进行了研究，并与热氧化法和ＰＥＣＶＤ法生长的ＳｉＯ２腹界面进行了比较．结果表明：在不同工艺条件下，其界面电荷密度有所不同，与热氧化生长膜的界面电荷密度相近，比ＰＥＣＶＤ膜的界面电荷密度稍低，且其界面基本上呈现负电荷中心．根据俄联电子能谱的结果，对其界面负电荷的形成作了定性的解释．     

金属硅的酸洗和氧化提纯

为了降低金属硅酸洗的后续工艺难度,在成熟的常温酸洗技术的基础上加上湿氧氧化新技术对金属硅进行提纯.酸洗主要作用是去除大部分裸露在金属硅颗粒表面的金属杂质;而湿氧氧化后,使颗粒内部分凝系数(在硅和二氧化硅系统中的分凝系数)较小的硼在高温下扩散进入二氧化硅中,再腐蚀去除氧化层和其中的杂质.实验表明该方法对硼杂质有明显的提纯作用,提纯后,硼杂质的含量最低为4×10-6.两种技术在工艺上兼容,在提纯目标上互补,是非常有效的低能耗和低成本的提纯方法.     

大面积锌基染料敏化太阳能电池的制备与光伏性能研究

使用丝网印刷法制备了阳极膜厚为22.5μm的大面积ZnO染料敏化太阳能电池（ZnO-DSC）,活性面积18.24cm2。在ZnO浆料中添加乙酸可以提高阳极薄膜的染料吸附量,添加乙酸后染料吸附量由1.867×10-7mol/cm2增至2.832×10-7mol/cm2。在ZnO薄膜表面引入超薄TiO2保护层提高了ZnO薄膜与导电玻璃基底的粘接力。将上述两种方法同时应用于制备ZnO-DSC,光伏性能测试结果表明,制得的DSC短路电流和开路电压分别提高至11.95mA/cm2和0.69V,电池的光电转化效率由未经任何处理时的2.56%提高到3.47%。     

磁控溅射生长AlN钝化层的研究

测得AlN和Si3N4介质钝化后的AlGaN/GaN异质结的高频C-V（电容-电压）曲线,由此计算钝化层与AlGaN势垒层界面电荷面密度,发现AlN钝化层与势垒层界面的电荷面密度较Si3N4更大,同时AlN钝化层薄膜含有的可移动离子数目更多.根据I-V（电流-电压）曲线讨论了用磁控溅射技术生长的AlN钝化薄膜质量,发现AlN薄膜绝缘性不够好,可能是在室温磁控溅射生长过程中从靶材溅射出的Al原子未能与N2充分反应,导致沉积的AlN薄膜不够致密,含有的电子隧穿通道多.因此可改善反应条件以提高AlN薄膜质量.     

6H-SiC表面热氧化SiO2的正电子谱研究

本文将慢正电子湮灭多普勒展宽谱技术,应用于对SiC表面热氧化生长的SiO2特性的研究。S参数和W参数在退火前后的变化,直观的反映出SiO2/SiC表面氧化层中空位型缺陷浓度的改变。通过与SiO2/Si样品的对比,证实C元素及其诱生空位型缺陷的存在,很可能是影响SiO2/SiC氧化层质量和SiC MOS击穿特性的重要因素,后退火工艺可以提高SiO2/SiC中氧化层的致密性。实验表明,慢正电子湮灭多普勒展宽谱是研究热氧化SiO2特性的有效手段。     

SiO2/Ta界面反应及其对Cu扩散的影响

利用磁控溅射方法在表面有SiO2层的Si基层上溅射Ta薄膜，采用X射线光电子能谱研究了SiO2/Ta界面以及Ta5Si3标准样品，并进行计算机谱图拟合分析，实验结果表明在制备态在SiO2/Ta界面处有更稳定的化合物新相Ta5Si3和Ta2O5生成，在采用Ta作阻挡层的ULSI铜互连结构中这些反应产物可能有利于对Cu扩散的阻挡。     

The interface between silicon and a high-k oxide

The ability of the semiconductor industry to continue scaling microelectronic devices to ever smaller dimensions (a trend known as Moore's Law) is limited by quantum mechanical effects: as the thickness of conventional silicon dioxide (SiO(2)) gate insulators is reduced to just a few atomic layers, electrons can tunnel directly through the films. Continued device scaling will therefore probably require the replacement of the insulator with high-dielectric-constant (high-k) oxides, to increase its thickness, thus preventing tunnelling currents while retaining the electronic properties of an ultrathin SiO(2) film. Ultimately, such insulators will require an atomically defined interface with silicon without an interfacial SiO(2) layer for optimal performance. Following the first reports of epitaxial growth of AO and ABO(3) compounds on silicon, the formation of an atomically abrupt crystalline interface between strontium titanate and silicon was demonstrated. However, the atomic structure proposed for this interface is questionable because it requires silicon atoms that have coordinations rarely found elsewhere in nature. Here we describe first-principles calculations of the formation of the interface between silicon and strontium titanate and its atomic structure. Our study shows that atomic control of the interfacial structure by altering the chemical environment can dramatically improve the electronic properties of the interface to meet technological requirements. The interface structure and its chemistry may provide guidance for the selection process of other high-k gate oxides and for controlling their growth.     

基片氧化层对纳米FeCo/SiO2复合薄膜结构和磁性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法结合氢气还原工艺,在Si基片上制备了纳米FeCo/SiO2复合薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品进行了测试分析,研究了基片氧化层对薄膜样品微观结构和磁性能的影响.结果表明,基片表面的氧化层起到较好的隔离作用,防止了Si与Fe发生反应,提高了FeCo的晶化程度,增大了薄膜饱和磁化强度,降低了薄膜矫顽力,有利于复合薄膜软磁性能的提高.