高介电常数的栅极电介质LaAlO_3薄膜的性能研究

在室温下,采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了具有高介电常数的LaAlO3薄膜,这是一种新的栅极电介质材料.在高纯O2中经过15min650℃的高温退火后LaAlO3薄膜仍然不晶化,这种热稳定性有利于减小薄膜的漏电流.本工作研究了LaAlO3薄膜的介电性能,其电容等效氧化物厚度为2.33nm,在外加偏压±1V处的漏电流很低,分别为3.73mA/cm2(+1V处)和5.32×10-4mA/cm2(-1V处),两者相差四个数量级.此结果表明,Pt/LaAlO3/Si结构具有良好的单向导电性能. C-V曲线的滞后电压VH=0.09V,界面态密度的值约为8.35×1011cm-2.研究结果表明,在今后的半导体器件的甚大规模集成(ULSI)中,具有高介电常数的LaAlO3薄膜将会是一种极有希望的栅极电介质材料.

退火处理对LaAlO_3薄膜发光特性的影响

在室温下,采用射频磁控溅射法在p-Si(100)衬底上制备了铝酸镧(LaAlO3)薄膜,分别在800℃,900℃和950℃下进行退火处理。利用X射线衍射(XRD)仪、原子力显微镜(AFM)、荧光分光光度计等研究了不同温度退火处理对LaAlO3薄膜结构、表面形貌及光学性质的影响。研究结果表明,LaAlO3薄膜样品在900℃开始由非晶向晶体转变,说明高温退火有利于提高结晶质量。光致发光(PL)谱测量发现样品在368,470nm位置处分别出现发光峰,各峰的强度随退火温度的升高逐渐增强,但峰位基本保持不变。根据吸收光谱和缺陷能级图,推测出368nm紫外光峰来源于电子从氧空位形成的缺陷能级到价带顶能级的跃迁,470nm附近的蓝光峰归因于电子从负价AlLa错位缺陷能级到价带顶能级的跃迁。