О свойствах переходного слоя между кремниевой подложкой и сегнетоэлектрическим или high-k-диэлектрическим изолирующим промежутком
Белорусов Д.А.1, Гольдман Е.И.1, Чучева Г.В.1
1Фрязинский филиал ФГБУН Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязино, Россия
Email: gvc@fireras.su
Поступила в редакцию: 30 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 7 мая 2025 г.
Принята к печати: 7 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 21 июня 2025 г.
Проанализирована зависимость свойств буферных слоев на границах раздела кремний-сегнетоэлектрик и кремний-high-k-диэлектрик от материала и толщины осажденного на подложку изолятора. На одну и ту же пластину кремния n-типа с естественным окислом были нанесены пленки сегнетоэлектрика Ba0.8Sr0.2TiO3 и high-k-диэлектрика HfO2 с набором толщин от 20 до 150 nm и одинаковыми размерами полевых контактов. Оказалось, что у структур с сегнетоэлектриком значения емкостей в каждой из областей насыщения высокочастотных вольт-фарадных характеристик для всех толщин изолирующего слоя близки между собой. У объектов с high-k-диэлектриком наблюдалось уменьшение емкости с ростом толщины изолятора. Построены графики зависимостей изгиба зон в полупроводнике от полевого напряжения и спектральной плотности электронных ловушек в буферных слоях структур с HfO2 от энергии в запрещенной зоне кремния. Показано, что концентрация и спектр электронных ловушек на контакте кремния с сегнетоэлектриком практически не зависят от толщины изолирующего слоя. Буферный слой на границе раздела кремния с high-k-диэлектриком существенно изменяет свои свойства с ростом толщины изолятора - спектральная кривая электронных ловушек сдвигается вглубь запрещенной зоны полупроводника, расширяется, а ее минимальное значение уменьшается. Ключевые слова: границы раздела кремний-сегнетоэлектрик, кремний-high-k-диэлектрик, переходный (буферный) слой, электронные ловушки, высокочастотные вольт-фарадные характеристики.
- К.А. Воротилов, В.М. Мухортов, А.С. Сигов. Интегрированные сегнетоэлектрические устройства. Энергоатомиздат, М. (2011). 175 с
- J.Y. Park, K. Yang, D.H. Lee, S.H. Kim, Y. Lee, P.R.S. Reddy, J.L. Jones, M.H. Park. J. Appl. Phys. 128, 24, 240904 (2020)
- B. Wang, W. Huang, L. Chi, M. Al-Hashimi, T.J. Marks, A. Facchetti. Chem. Rev. 118, 11, 5690 (2018)
- E.I. Goldman, G.V. Chucheva, D.A. Belorusov. Ceram. Int. 47, 15, 21248 (2021)
- Д.А. Белорусов, Е.И. Гольдман, Г.В. Чучева. ФТТ 63, 11, 1987 (2021). [D.A. Belorusov, E.I. Goldman, G.V. Chucheva. Phys. Solid State 63, 13, 2140 (2021).]
- E. Goldman, G. Chucheva, D. Belorusov. Ceram. Int. 50, 6, 9678 (2024)
- М.С. Иванов, М.С. Афанасьев. ФТТ 51, 7, 1259 (2009). [M.S. Ivanov, M.S. Afanas'ev. Phys. Solid State 51, 7, 1328 (2009).]
- Д.А. Киселев, М.С. Афанасьев, С.А. Левашов, Г.В. Чучева. ФТТ 57, 6, 1134 (2015). [D.A. Kiselev, M.S. Afanasiev, S.A. Levashov, G.V. Chucheva. Phys. Solid State 57, 6, 1151 (2015).]
- М.С. Aфанасьев, Д.А. Белорусов, Д.А. Киселев, В.А. Лузанов, Г.В. Чучева. ФТТ 65, 4, 572 (2023). [M.S. Afanasiev, D.A. Belorusov, D.A. Kiselev, V.A. Luzanov, G.V. Chucheva. Phys. Solid State 65, 4, 557 (2023).]
- Е.И. Гольдман, А.Г. Ждан, Г.В. Чучева. ПТЭ 6, 110 (1997). [E.I. Gol'dman, A.G. Zhdan, G.V. Chucheva. Instrum. Experiment. Techniques 40, 6, 841 (1997).]
- Е.И. Гольдман, В.Г. Нарышкина, Г.В. Чучева. ФТТ 62, 8, 1226 (2020). [E.I. Goldman, V.G. Naryshkina, G.V. Chucheva. Phys. Solid State 62, 8, 1380 (2020).]
- F.M. Li, B.C. Bayer, S. Hofmann, S.P. Speakman, C. Ducati, W.I. Milne, A.J. Flewitt. Physica Status Solidi B 250, 5, 957 (2013)
- E.I. Goldman, G.V. Chucheva, M.S. Afanasiev, D.A. Kiselev. Chaos, Solitons \& Fractals 141, 110315 (2020)
- S.M. Sze, K. Ng Kwok. Physics of Semiconductor Devices, Willey Interscience publication, N.Y. (2007). 832 p
- А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. Методы решения некорректных задач. Наука, М.(1986). 288 с
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.