椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

摘要：为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在300nm?2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度。结果表明：样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差（MSE）比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线。该研究结果对应用ZrO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值。     

作为高介电常数栅介质材料的LaErO_3薄膜热稳定性和电学性质的研究

采用脉冲激光淀积法在硅衬底上生长了LaErO3薄膜,用X射线衍射仪、X射线电子能谱仪、高分辨透射电子显微镜研究了该薄膜的热学和电学性质.通过电容-电压测量得到了较好的电容-电压曲线,计算得出等效SiO2厚度为1.4nm.通过高分辨电镜可以看出即使经过700℃30sN2中快速热退火处理LaErO3薄膜与硅衬底之间的反应层也仅有几个原子层的厚度.X射线电子能谱分析得到非常少量的SiO2在沉积的过程中形成.测量的热学和电学性质表明LaErO3薄膜是高介电常数栅介质材料非常有前途的候选材料.     

新一代CMOS器件栅介质材料研究进展

随着微电子技术的飞速发展,按照摩尔定律发展的要求,SiO2的极限厚度已经成为Si基集成电路提高集成度的瓶颈。寻求代替SiO2的其它新一代高k栅介质已成为当今微电子技术发展的必然趋势。文章介绍了几种最有可能成为下一代栅介质的高k材料,并对其研究进展和存在的问题进行了阐述。     

不同氛围溅射HfO_2栅介质薄膜的电学性能和界面微结构

本文研究了不同沉积氛围(纯Ar,Ar+O2和Ar+N2)中射频磁控溅射制备HfO2薄膜的介电性能和界面微结构.实验结果表明在纯Ar氛围室温制备的HfO2薄膜具有较好的电学性能(有效介电常数ε-r～17.7;平带电压～0.36 V;1 V栅电压下的漏电流密度～4.15×10-3 A cm-2).高分辨透射电子显微镜观测和X射线光电子能谱深度剖析表明,在非晶HfO2薄膜和Si衬底之间生成了非化学配比的HfSixOy和HfSix混合界面层.该界面层的出现降低了薄膜的有效介电常数,而界面层中的电荷捕获陷阱则导致薄膜电容-电压曲线出现顺时针的回线.     

退火工艺对BST薄膜电学性能的影响

应用RF平面磁控溅射技术在Pt/SiO2/Si(100)衬底上沉积BST薄膜,研究了退火气氛与退火工艺对BST薄膜电学性能的影响。实验发现,退火有利于提高薄膜的结晶度,且薄膜的折射率、介电常数和漏电流特性等性能与薄膜的退火工艺密切相关,和N2气氛中退火的BST薄膜相比,O2气氛退火的BST薄膜具有较大的介电常数和较小的漏电流,可满足DRAMs器件应用的要求。     

低温生长氮化铝薄膜栅介质电性的研究

直流平面磁控溅射低温成膜,靶上发射的二次电子可得到正交电磁场的控制,减少高能粒子对器件表面的轰击,使膜中缺陷减少;有利于减少膜与基片间的界面态;还以较高的速率淀积薄膜,有利于大批量生产.至今对 AlN-Si 接触的界面和介电特性研究报导不多,低温制膜的界面性能研究更少.本文用直流平面磁控溅射法在硅片上淀积AlN 制成 Al/AlN/Si 结构并对其进行电性测试分析.     

氧分压对电子束蒸发ZrO2薄膜微结构的影响

用XRD衍射技术分析了基片转动和充氧条件对ZrO2薄膜组成结构的影响,发现在相同低氧压条件下(P≤1.1×10-2Pa)基片转动能够改变薄膜的组成结构,即薄膜发生从四方相到单斜相的转变;随着氧压进一步升高,ZrO2薄膜将由多晶态逐渐转变为无定形结构.同时发现基片转动能够降低充氧条件对表面粗糙度和晶粒大小的影响.激光阈值损伤测量表明,氧压条件影响着ZrO2薄膜的抗激光损伤能力,且多晶结构的激光损伤阈值高于无定形结构.     

ZrO2介质膜的光热吸收研究

报道了用直流反应溅射法在低氧分压条件下(6.0×10-3～8.0×10-3Pa)沉积ZrO2介质膜的制备工艺,XRD分析表明该条件下制备的ZrO2介质膜结构均为非晶态,表面光热技术测量其在10.6μm波长下的吸收系数为1.223×10-3～1.285×10-3cm-1,且吸收率随氧分压的升高而降低.这表明,表面光热测量是一种既简单又有很高灵敏度的实时检测技术,而在直流反应溅射法中氧分压是一个非常敏感的工艺参数,并显著地影响着膜层的光吸收.     

椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在380nm"2300nm宽光谱上的光学常数曲线和薄膜厚度.结果表明:样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差(MSE)比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线.测量结果对ZrO2薄膜的薄膜设计和多层膜的制备有一定参考价值.     

Bi2Ti2O7薄膜的制备及在栅场效应管中的应用

采用化学溶液沉积法，用价格低廉的原料成功地制备了Bi₂Ti₂O₇介质膜.制膜过程简单，成本低廉，得到的薄膜具有良好的绝缘性和较高的介电常数.用其制备的绝缘栅场效应管与相同尺寸的SiO₂绝缘栅场效应管相比，前者具有较高的跨导和较低的开启电压.     

高k栅介质SOI nMOSFET正偏压温度不稳定性的实验研究

对高k栅介质SOI nMOSFET器件的PBTI退化和恢复进行实验研究, 并且与pMOSFET器件的NBTI效应进行比较, 分析PBTI效应对阈值电压漂移、线性及饱和漏电流、亚阈摆幅和应力诱导漏电流的影响。结果显示, PBTI的退化和恢复与NBTI效应具有相似的趋势, 但是PBTI具有较高的退化速率和较低的恢复比例, 这会对器件的寿命预测带来影响。 最后给出在PBTI应力条件下, 界面陷阱和体陷阱的产生规律及其对器件退化的影响。     

ZrO_2对堇青石多孔陶瓷吸水率和显气孔率的影响

采用活性炭和淀粉作造孔剂,ZrO2作添加剂,经湿混、干燥、造粒、成型和烧成制备堇青石多孔陶瓷.通过X射线衍射和陶瓷吸水率测定仪对堇青石多孔陶瓷的物相组成、吸水率和显气孔率进行了表征.实验结果表明:用10%活性炭和5%可溶性淀粉作造孔剂,添加1.0%的ZrO2,在1250℃下制得的堇青石多孔陶瓷的吸水率和显气孔率最高,分别为49.96%和39.89%。     

4H-SiC MOS电容栅介质经NO退火电流导通机理研究

本文对进行NO退火和非NO退火的SiC MOS电容的栅泄漏电流的导通机理进行了分析,研究表明在高场下经过NO退火和未经过NO退火的样品的栅泄露电流都由Fowler-Nordheim （FN）隧穿决定,经过NO退火的势垒高度为2.67 eV,而未经过NO退火的样品势垒高度为2.54 eV,势垒高度的增加说明了氮化的作用.在中度电场区域,通过拟合分析发现此区域的栅泄漏电流主要由Poole-Frenkel发射（PF）决定,并不受陷阱辅助隧穿trap assisted tunneling（TAT）的影响.同时C-V特性也明显看出NO退火对界面质量的影响.      

基于转移矩阵法确定高k介质中泄漏电流共振隧穿机制的存在性

栅隧穿电流已成为制约MOS器件继续缩小的因素之一.为了掌握和控制高k栅栈的栅电流,必须全面了解其中存在的各种隧穿机制.考虑高k介质和二氧化硅间的界面陷阱,建立了高栅栈MOSFET中沟道与栅极交换载流子的双势垒隧穿物理模型.采用量子力学的转移矩阵方法,计算沟道电子通过高栅栈结构的透射系数,模拟得到的透射系数曲线随电子能量变化呈现峰谷振荡的特征.将本文模拟结果与非平衡格林函数及WKB近似方法模拟结果对比,通过论证得出电子能量低于高导带底的透射系数峰为共振隧穿机制所产生,而能量高于高k介质导带底的电子透射系数峰为直接隧穿的结论.     

射频溅射ZrO_2薄膜的摩擦学特性

利用磁控射频反应溅射方法制备了 ＺｒＯ２薄膜。分析了工艺对薄膜结构的影响，结构与摩擦学特征的关系。研究表明，氧分压和基片温度是影响薄膜结构，从而影响其摩擦学特性的关键因素。     

ZrO_2(Y_2O_3)超细粉末的制备及其性能的研究

作者采用化学共沉淀法制备ZrO_2(Y_2O_3)超细粉末,在沉淀反应时添加表面活性剂作为分散剂.测试了粉末的物理性能,结果表明:表面活性剂吸附在沉淀物粒子上,有效地阻止了沉淀物粒子的团聚,所制得的粉末性能与乙醇处理工艺制得的粉末性能相近,这大大降低了氧化锆超细粉末的成本.     

苯加氢制环己烯的Ru-Fe/ZrO2的制备及其性能

采用沉淀法制备了Ru-Fe/ZrO2催化剂,考察了Fe/Ru、Ru的不同负载量和沉淀温度等因素对催化剂性能的影响,并对催化剂的循环使用情况进行了研究。对催化剂进行性能测试,在苯的转化率为34.70%时,环己烯选择性可达77.52%。XRD表征显示催化剂为晶体特征,活性组分在载体表面高度分散。