硅基高κ材料的分子束外延生長.pdf

1、在這篇論文里，我們主要研究高k氧化物HfO2和Er2O3的生長及其特性。第一、二章將分別介紹研究背景和實(shí)驗(yàn)儀器。在第三章中，我們將研究HfO2的生長及其基本的物理和化學(xué)性質(zhì)。HfO2薄膜由電子束蒸發(fā)法獲得。X射線光電子能譜(XPS)研究證明薄膜是符合化學(xué)劑量比的。透射電子顯微鏡(TEM)結(jié)果顯示薄膜呈多晶狀。原子力顯微鏡(AFM)結(jié)果表明薄膜表面非常平整，無空洞。對(duì)12nm厚的HfO2而言，其均方根粗糙度為0.16nm。由電學(xué)方法得出薄

2、膜總的介電常數(shù)為18。第四章主要研究了以下四個(gè)方面。第一，Si基HfO2薄膜的熱穩(wěn)定性。對(duì)在900℃和一個(gè)大氣壓的N2氣氛下快速退火30s的HfO2薄膜，掃描電子顯微鏡(SEM)和AFM結(jié)果發(fā)現(xiàn)薄膜表面依然很平整，無空洞。這表明在這種條件下薄膜未發(fā)生分解反應(yīng)，其熱穩(wěn)定性良好。但是，同步輻射光電子能譜研究表明在超高真空條件下HfO2薄膜在溫度為750℃時(shí)開始分解。第二，HfO2薄膜與Si的能帶偏差?；诠怆娮幽茏V的方法用于研究HfO2薄膜

3、與Si的價(jià)帶偏差，其值約為3.46eV。第三，HfO2薄膜的禁帶寬度。從O1s的能量損失譜上可獲得HfO2的禁帶寬度值約為5.0eV。第四，我們采用在位的光電子能譜方法研究HfO2薄膜的初期生長。第五章中主要論述Er2O3薄膜在Si(001)和Si(111)上的外延生長，也包括Si襯底表面的薄SiO2層對(duì)Er2O3外延生長的影響。Er2O3薄膜和Si的外延關(guān)系由XRD和RHEED來確定。為了形成SOI(silicononinsulato