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InAs与原子层沉积高k栅介质的界面表征: 高电子迁移率的Ⅲ-Ⅴ族半导体有望取代硅，作为下一代金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的沟道材料应用于超大规模集成电路上[1].目前技术上最大的难题之一就是如何提高Ⅲ-Ⅴ族半导体与高κ栅介质接触的界面质量.InA...; 孙勇王星录董红; 关键词：INAS 高K栅介质退火扩散

InP/Al2O3堆栈在退火过程中的热稳定性研究: 2017年; 源于其高电荷迁移率,III-V族半导体材料有望在10nm技术节点以下的低功耗晶体管上得到采用。采用角分辨X射线光电子能谱(ARXPS),表征了InP/Al_2O_3堆栈退火前后的界面化学,元素扩散与脱吸附。InP/Al_2O_3堆栈在退火前后均存在In氧化物,在退火温度增加到500℃时In氧化物有脱吸附现象。在500℃退火后,P氧化物的扩散现象被角分辨XPS观察到。界面元素扩散和脱吸附会大大影响界面态密度及器件的电学性能,并直接影响其稳定性和可靠性。本文显示InP器件在制造过程中应该进行有效的界面钝化,避免高温工艺。; 朱云娜王星录董红; 关键词：INP 退火

原子层沉积LiPON薄膜的表面钝化研究: 2021年; LiPON是一种重要的固态电解质,然而LiPON薄膜会与空气中的水和CO_(2)发生反应产生Li_(2)CO_(3),导致器件的电学性能变差。本工作利用X射线光电子能谱研究了通过原子层沉积(ALD)技术生长Al_(2)CO_(3)薄膜来钝化LiPON薄膜,并且对比了多种方案:在ALD生长Al_(2)CO_(3)薄膜之前对样品表面不做预处理,利用O_(3)作为生长Al_(2)CO_(3)薄膜的前驱体,以及N_(2)和O_(2)的等离子体预处理后再在LiPON薄膜表面生长Al_(2)CO_(3)薄膜。结果显示只有通过原位O_(2)等离子体预处理,可以实现Al_(2)CO_(3)薄膜在LiPON薄膜表面的生长,并且抑制住了暴露空气后LiPON表面Li_(2)CO_(3)的形成,起到了钝化效果。本研究通过原位钝化,提高了LiPON薄膜在空气中的稳定性,为其在微型全固态锂电池工业应用奠定基础。; 王一同冯泽井美艺孙勇罗锋黄晓东董红; 关键词：LIPON 原子层沉积钝化 X射线光电子能谱

ZnO和铪锆氧化物(Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2))堆栈能带对准研究: 2024年; 铪锆氧化物(HZO)克服了传统铁电材料的缺陷,能够与CMOS工艺兼容,并且可以微缩,在高端芯片领域有很大的发展潜力。而其瓶颈在于循环寿命低,主流研究试图通过界面工程、介质掺杂等工艺改善其铁电性能并提高其寿命。本工作提出了以ZnO作为HZO与上电极的过渡层,制备HZO/ZnO堆栈,并通过X射线光电子能谱研究了ZnO过渡层与HZO的基本物理问题,即二者的能带结构和退火对能带对准的影响。结果表明,退火过程中界面处发生了元素扩散和偶极子的改变,使HZO/ZnO的能带偏移发生变化,异质结由type-Ⅱ型变为type-Ⅰ型。本工作将为HZO存储器的改善寿命的ZnO过渡层提供基础物理学依据。; 郑旭孙垚鑫刘澳冯泽井美艺单一洋刘晖王维华卢峰程雅慧董红; 关键词：ZNO XPS

原子层沉积的TiN/HZO堆栈界面元素的扩散研究: 2023年; 传统钙钛矿材料微缩后难以保存铁电性,并且与CMOS的兼容性差,而薄至10 nm以内的铪锆氧化物(HZO)材料仍然具有铁电性且与CMOS兼容性好,这弥补了传统钙钛矿的本征短板,备受学界和产业界关注,有望替代动态随机存储器应用于非易失性铁电存储器(FERAM)和铁电晶体管基集成电路中。基于目前应用最广泛的TiN/HZO/TiN堆栈,采用具有高端应用前景的原位ALD技术生长TiN电极,很好地控制了电极层的生长速度及其纳米级的膜厚。研究了堆栈界面元素扩散问题,通过飞行时间二次离子质谱技术发现了界面元素的外扩散现象,采用角分辨X射线光电子能谱研究了外扩散行为的机制,提出了一个可能的理论解释,即由于TiN和HZO之间发生了氧化还原反应引发表面活性剂效应,导致界面元素外扩散。本研究将为HZO基FERAM的应用奠定基础。; 刘澳郑旭冯泽井美艺单一洋孙垚鑫刘晖王维华卢峰程雅慧董红; 关键词：扩散 XPS

ZrO_(2)/InP和ZrO_(2)/InAs堆栈的元素扩散研究: 2023年; Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体有望在5 nm以下节点替代Si作为场效应管的沟道材料,其与高k栅介质界面质量对器件性能极为关键。本文分别在InAs和InP衬底上通过H_(2)^(18)O蒸汽预处理表面,再利用原子层沉积技术原位制备了ZrO_(2)薄膜,通过角分辨X射线光电子能谱和飞行时间二次离子质谱技术系统性地研究了退火前后界面处衬底元素原子和氧原子扩散行为,并讨论了物理机制。本工作将加深Ⅲ-Ⅴ/高k栅介质界面在材料学上的理解。; 刘澳冯泽井美艺郑旭单一洋刘晖王维华卢峰程雅慧罗锋孔亚萍李治云黄荣董红; 关键词：INP

利用^(18)O追踪研究退火对InAs/Al_(2)O_(3)堆栈中界面元素扩散行为的影响: 2023年; 研究了Al_(2)O_(3)/InAs堆栈在退火前后表面界面的物理和化学,通过X射线光电子能谱仪发现了扩散的In原子总是以氧化态的形式存在,通过湿法去除InAs衬底的氧化物后,利用18 O的水蒸汽预先氧化,再利用飞行时间二次离子质谱分析追踪18 O原子,发现In原子与界面氧原子各自独立扩散。阐明界面O原子的扩散物理,为Ⅲ-Ⅴ族半导体基器件的应用奠定基础。; 井美艺冯泽刘澳郑旭刘晖王维华卢峰程雅慧罗锋孔亚萍李治云黄荣董红; 关键词：高K栅介质原子层沉积

InSb/HfO2堆栈在原位退火过程中利用同步辐射光电子能谱对元素扩散的研究: 2019年; InSb作为重要的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料已经应用在光电探测器、中红外激光器等领域,但InSb与氧化物的界面质量对制造高性能器件仍然至关重要。通过对InSb/HfO2堆栈在300和400℃下原位退火来系统地研究其热稳定性。为了研究InSb/HfO2堆栈衬底元素的扩散,利用原子层沉积技术沉积了大约5nm厚的HfO2薄膜,通过光子能量为750和600eV的同步辐射光电子能谱来进行表征时只能探测到堆栈界面以上部分的元素信息。研究发现对HCl预处理和天然氧化样品,In氧化物的扩散分别发生在300和400℃退火后,Sb氧化物的扩散现象只在原子层沉积之后的HCl预处理样品上被发现。本工作强调了为提高InSb器件性能而对界面进行有效钝化的紧迫性。; 孙勇王星录史笑然董红; 关键词：同步辐射光电子能谱原子层沉积退火

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董红