高kinalasmos电容电学特性的研究

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1、高k/InAlAsMOS电容电学特性研究作者姓名罗杏导师姓名、职称吕红亮教授一级学科电气工程二级学科电力电子与电力传动申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1211122671分类TN82号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高k/InAlAsMOS电容电学特性的研究一级学科：电气工程作者姓名：罗杏二级学科：电力电子与电力传动学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：吕红亮教授提交日期：2014年11月AStudyofHighk/InAlAsMOSCapacitorElectrical

2、CharacteristicsAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectricalEngineeringByLuoxing(PowerElectronicsandPowerDrives)Supervisor:Prof.LuhongliangNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人

3、在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技

4、大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要InAlAs与InGaAs，InAs等具有良好的晶格匹配，及InAlAs对载流子具有强的阻挡性，常被用作势垒层和表面阻挡层。一般的HEMT器件存在漏电大的缺陷，使得MOSHEMT应运而生，即在

5、InAlAs上淀积高k介质层。所以有必要对高k/InAlAs结构进行研究。同时，因为Al2O3具有良好的界面特性，HfO2有高的介电常数，HfAlO既能吸收HfO2和Al2O3的优点又能提高HfO2结晶温度，所以将这三种介质形成的高k/InAlAsMOS电容结构作为研究的重点。通过ALD技术在InAlAs层上淀积HfO2，Al2O3，HfAlO形成高k/InAlAsMOS电容结构，这些结构的形成经过InAs层的湿法刻蚀，InAlAs表面预处理，ALD淀积介质层，介质层淀积后的退火（PDA）和金属电极等研究步骤。运用高频C-

6、V和椭偏仪测试提取不同厚度HfO2，Al2O3，HfAlO的相对介电常数，界面态和边界陷阱密度等参数。通过XPS测试获取样品中各元素的含量，存在形式以及结构的带偏等信息。研究表明，在不同厚度的HfO2/InAlAs结构中随着介质层厚度的降低，界面的各种性能不断恶化，其中包括HfO2与InAlAs晶格失配，界面态和In，As和O等元素在HfO2中扩散程，这些会导致器件的整体性能的下降。不同组分的高k/InAlAsMOS电容的分析表明，In，As和O元素更易在HfO2中扩散；HfAlO和Al2O3与InAlAs的晶格匹配相对较

7、好，HfAlO和HfO2/Al2O3与InAlAs结合的整体性能较好，但界面态不低，在1012-1013eV-1cm-2的数量级，导致介电常数和界面态等远高于相应的高k/SiMOS电容。I1/22-1leakage~Vg测试曲线及其lnI~Vg，ln(I/V)~Vg和ln(I/V)~-Vg变形曲线的研究发现，不同厚度的HfO2/InAlAsMOS电容结构在正电压下，随着介质层厚度的降低，漏电流急剧增加。低压区以热电子发射模型为主要的漏电传输机制，随着厚度的增加，热电子发射对应的电压区不断地减小。在高压区则以F-N和F-P模

8、型为主。负向电压下，漏电流值相差不大，低电压区以热电子发射为主，高压则F-N和F-P模型为主。而在不同介质组分的高k/InAlAs中正电压和负电压的漏电流彼此间相差不大。漏电流的输运模型与10nmHfO2/InAlAsMOS电容结构保持一致关键词：高k介质，InAlAs，工艺，界面特性，漏电特性论文类型