C、Hf薄膜抑制栅极电子发射的机理研究

利用双离子束溅射和射频磁控溅射技术在Mo基底上分别制备了C膜和Hf膜,并利用化学方法制备了BaO涂层以模拟行波管栅极结构,随后在N2保护下,通过在900～1300K 范围内退火,研究样品处于高温工作环境下表面相结构和成分的变化,以此解释了C、Hf薄膜抑制栅极电子发射的工作机理。

Ni-Ti-Hf合金薄膜的制备与微结构分析

采用室温磁控溅射法在涂覆有氮化硅膜的硅片上制备Ni-Ti-Hf合金薄膜,使用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了制备工艺和退火处理对薄膜形貌和结构的影响.结果表明,室温溅射所得薄膜为富(Ti+Hf)的非晶态,呈柱状生长方式.薄膜厚度随溅射做功呈良好递增关系.溅射态薄膜表面不平整,有明显起伏、裂纹及孔洞等缺陷,致密性较差;退火处理使薄膜发生结晶转变,无裂纹及孔洞等缺陷,致密性大大改善.随Hf含量增加,马氏体相变程度增大、晶格畸变增加.

La_2Hf_2O_7栅介质薄膜的制备和结构表征

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上制备出高介电常数La2Hf2O7栅介质薄膜.利用X射线衍射(XRD)、同步辐射X射线反射(XRR)和X射线光电子能谱(XPS)测试了薄膜的微观结构和界面特性,以及退火处理对其的影响.结果表明,初始制备的薄膜呈非晶态,经1 000℃退火的后处理,晶化成晶态的La2Hf2O7薄膜;生长过程当中,La2Hf2O7与Si衬底之间形成硅氧化物和硅酸盐结构的界面层,界面层的厚度与生长条件密切相关,合适的生长条件或后处理措施可以有效地抑制硅氧化物界面层出现,进而提高La2Hf2O7栅介质薄膜的介电性能.

基于Cu和TiN盖层的Hf0.5Zr0.5O2薄膜铁电性能比较研究

该文采用原子层沉积在Si/SiO2/TiN基底上制备了20 nm Hf0.5Zr0.5O2(HZO)薄膜,并分别以TiN和Cu为盖层构筑了HZO铁电电容器.掠入射X射线衍射测试表明,TiN和Cu作为盖层的HZO薄膜都具有明显的正交相.系统比较研究了Cu和TiN盖层对HZO薄膜的铁电、漏电和可靠性的影响.极化-电压测试表明,TiN和Cu为盖层的HZO薄膜在±4 V扫描电压下,剩余极化强度(2Pr)值分别为40.4μC/cm^2和21.2μC/cm^2.相应的矫顽电压分别为+1.7 V和+2.0 V.极化疲劳与保持特性测试表明,在经过2.3×10^8循环次数后,以TiN和Cu为盖层的HZO薄膜的2 P r值分别衰减了39.7%和45.6%.经过1.3×10^4 s保持测试,TiN和Cu盖层的HZO薄膜的2 P r值从初始34.4μC/cm^2和17.1μC/cm^2分别下降到了22.6μC/cm^2和1.6μC/cm^2.上述结果说明,金属盖层是影响HZO铁电性的一个非常重要的因素.盖层的功函数、热膨胀系数、界面缺陷和界面介电层都是导致HZO薄膜铁电性差异的可能机制.该文工作对于进一步理解HZO铁电性起源和影响机制提供了有意义的借鉴,将有助于发展未来高性能的HZO铁电存储器和负电容晶体管.