1 中国科学院上海技术物理研究所 传感器技术国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100049
采用In0.74Al0.26As / In0.74Ga0.26As / InxAl1-xAs异质结构多层半导体作为半导体层，制备了金属-绝缘体-半导体（MIS）电容器。其中，SiNx和SiNx / Al2O3分别作为MIS电容器的绝缘层。高分辨率透射电子显微镜和X射线光电子能谱的测试结果表明，与通过电感耦合等离子体化学气相沉积生长的SiNx相比，通过原子层沉积生长的Al2O3可以有效地抑制Al2O3和In0.74Al0.26As界面的In2O3的含量。根据MIS电容器的电容-电压测量结果，计算得到SiNx / Al2O3 / In0.74Al0.26As的快界面态密度比SiNx / In0.74Al0.26As的快界面态密度低一个数量级。因此，采用原子层沉积生长的Al2O3作为钝化膜可以有效地降低Al2O3和In0.74Al0.26As之间的快界面态密度，从而降低In0.74Ga0.26As探测器的暗电流。
InAlAs 原子层沉积 Al2O3 SiNx 金属-绝缘体-半导体电容器 界面态密度 InAlAs ALD Al2O3 SiNx MIS capacitor interface state density
1 北方工业大学 信息学院, 北京 100144
2 中国科学院 微电子研究所 先导工艺研发中心, 北京 100029
从氧化后退火处理、氮化处理、碳帽、钡夹层、淀积氧化物后退火处理五个方面介绍了碳化硅钝化工艺。通过改进钝化工艺可以有效降低界面态密度。针对这几种钝化工艺对SiC/SiO2界面态密度的影响进行讨论,分析几种钝化工艺的优劣,并重点介绍了氧化后退火处理和氮化处理两种钝化方法。研究发现,NO氮化工艺能有效降低界面态密度,提高界面可靠性。该工艺适用于SiC MOS器件的制造。
碳化硅 钝化 界面态密度 silicon carbide passivation interfacial density
山东大学 空间科学与物理学院, 山东 威海 264209
以P型<100>硅作为衬底, 采用射频磁控溅射技术, 在室温下制备了氮掺杂氧化铟锡锌薄膜晶体管(ITZO TFTs), 研究了氮气流量对氧化铟锡锌薄膜晶体管结构、光学、电学特性以及稳定性的影响。实验结果表明: 在不同氮气流量条件下制备的氧化铟锡锌薄膜均为非晶态, 在可见光范围内的平均透过率均在90%左右, 光学带隙数值在3.28~3.32 eV之间变化。在氮气流量为4 mL/min时制备的ITZO TFTs, 有源层与栅极电介质界面处的界面态密度(Nmaxs)仅为4.3×1011 cm-2, 场效应迁移率( μFE )为18.72 cm2/(V·s), 开关比(Ion/off)为106, 亚阈值摆幅(S)为 0.39 V/dec, 电学性能最优。栅极正偏压应力测试结果表明, 该器件具有最强的稳定性。因此, 适量的氮掺杂可有效地实现器件氧空位的钝化, 降低器件的界面态密度, 提高ITZO TFTs的电学性能及稳定性。
氧化铟锡锌薄膜晶体管 射频磁控溅射 氮掺杂 界面态密度 ITZO TFTs RF magnetron sputtering nitrogen doping interface state density
1 上海大学物理系 量子与分子结构国际中心, 材料基因研究院, 上海 200444
2 中科院上海微系统与信息技术研究所, 信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
3 深圳大学材料学院, 深圳市特种功能材料重点实验室, 深圳 518060
4 德国于利希研究中心, 于利希 52425,德国
在SiO2/Si(P++)衬底上制备了多层MoS2背栅器件并进行了测试.通过合理优化和采用10 nm SiO2 栅氧, 得到了良好的亚阈值摆幅86 mV/dec和约107倍的电流开关比.该器件具有较小的亚阈值摆幅和较小的回滞幅度, 表明该器件具有较少的界面态/氧化物基团吸附物.由栅极漏电造成的漏极电流噪声淹没了该器件在小电流(~10-13 A)处的信号, 限制了其开关比测量范围.基于本文以及前人工作中MoS2器件的表现, 基于薄层SiO2栅氧的MoS2器件表现出了良好的性能和潜力, 显示出丰富的应用前景.
MoS2场效应晶体管 良好的亚阈值斜率 SiO2栅介质 界面态密度 MoS2 FETs excellent subthreshold swing SiO2 dielectric interface state density
西安交通大学 教育部重点实验室, 电子材料研究所和国际电介质中心, 西安 710049
在不同基片温度(RT、300、400、500和600℃)下, 采用射频磁控溅射法制备了ZnO薄膜和BZN薄膜。研究表明, 所制备的BZN薄膜拥有非晶态结构, ZnO薄膜具有c轴择优取向, 在基片温度为500℃时, 获得低的漏电流(10-7A/cm2), 比RT时的漏电流(10-4A/cm2)低三个数量级。将所制备的ZnO薄膜和BZN薄膜分别作为ZnO-TFT的有源层和栅绝缘层, 研究表明, 在基片温度为500℃时, 提高了器件性能, 所取得的亚阈值摆幅(470mV/dec.)是RT时的亚阈值摆幅(1271mV/dec.)的三分之一; 界面态密度(3.21×1012cm-2)是RT时的界面态密度(1.48×1013cm-2)的五分之一。
铋基焦绿石BZN薄膜 ZnO基薄膜晶体管 射频磁控溅射 界面态密度 亚阈值摆幅 pyrochlore BZN films ZnO-TFT RF magnetron sputtering surface state density sub-threshold swing
1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212013
采用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了多组分ZnO 基陶瓷薄膜，利用Nd∶YAG 激光器对多组分ZnO基陶瓷薄膜进行了激光冲击处理，研究了激光冲击处理对多组分ZnO 基陶瓷薄膜压敏电性能的影响。结果表明，激光冲击处理后，薄膜的晶粒尺寸显著减小，表面更加平整致密。薄膜的压敏电性能得到了不同程度的改善，其中非线性系数的提高幅度最大为65.2%，压敏电压降低幅度最大为38.92%，漏电流密度降低幅度最大为30.51%。薄膜中晶粒细化，晶格畸变加强，晶界处的界面态密度激增，导致薄膜非线性系数激增，从而有效改善了多组分ZnO基陶瓷薄膜的压敏电性能。
薄膜 激光冲击 ZnO 基陶瓷薄膜 射频磁控溅射 界面态密度 非线性系数
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
使用感应耦合等离子体化学气相沉积(Inductively coupled plasma chemical vapor deposition, ICPCVD)方法在GaN上沉积SiOx薄膜, 生长参数中采用不同RF功率, 研究RF功率对薄膜物理性能和电学性能的影响.结果发现, 随着RF功率增大, 薄膜应力增大, 表面粗糙度减小, 薄膜致密度增大.选择最优的RF功率参数, 制作了SiOx/n-GaN金属-绝缘体-半导体(metal-insulator-semiconductor, MIS)器件, 结果得到薄膜漏电流密度在外加偏压为90V时小于1×10-7A/cm2, SiOx/n-GaN界面态密度为2.4×1010eV-1cm-2.表明利用ICPCVD低温沉积的SiOx-GaN 界面态密度低, 薄膜绝缘性能良好.
薄膜应力 表面粗糙度 界面态密度 ICP-CVD ICP-CVD SiOx films SiOx film stress surface roughness interface trap density
用阳极氧化的方法在InSb衬底上生长氧化膜，并在阳极氧化膜上镀Cr/Au电极以制备MOS器件，通过分析77 K时MOS器件C-V特性，得出InSb-阳极氧化膜界面的掺杂浓度、界面态密度，氧化层中的固定电荷密度可动电荷密度等重要参数，分析其界面特性和制备工艺的关系，为InSb表面的钝化工艺提供参考。
阳极氧化 MIS器件 C-V特性 界面态密度 anodic oxide MIS device C-V characteristic interface state density
1 深圳信息职业技术学院电子通信技术系, 广东 深圳 518029
2 中国科学院半导体研究所纳米光电子实验室, 北京 100083
III-V族晶片键合技术对于光电器件的制备和实现光电集成有着重要意义, 然而,对于键合界面的电学性质仍然研究较少。 采用热电子发射理论,基于界面态能级在禁带中连续分布的假设,根据分布函数结合I-V测试曲线可建立键合结构的界面态 计算模型。利用该模型对不同条件下键合的InP/GaAs电学性质做了分析比较,通过初始势垒的确定,计算并比较了各种键 合条件下GaAs/InP键合时的界面电荷及界面态密度。实验及计算结果表明疏水处理表面550°C 条件下键合晶片对有更低的 表面初始势垒和更少的界面态密度,具有更好的I-V特性。
材料 界面态密度 热电子发射 键合 material interface state density thermionic emission bonding
