發(fā)布時(shí)間：2024-04-01 03:55

　　鈦酸鋇材料(BaTiO₃,BTO)沉積到Si基板之后形成的BTO/Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)在MOS晶體管、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。對(duì)于這種氧化物/Si結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),界面處形成可控的且強(qiáng)度夠高的內(nèi)建電場(chǎng)至關(guān)重要。然而,對(duì)于傳統(tǒng)的晶態(tài)氧化物,受到材料固溶度的限制,通過(guò)摻雜的方法難以在不改變材料性能的同時(shí)獲得滿足器件要求的載流子濃度。因而探索一種新的方法來(lái)控制材料中產(chǎn)生足量且可控的可參與形成內(nèi)建電場(chǎng)的有效載流子對(duì)拓展相關(guān)半導(dǎo)體器件的應(yīng)用有重大意義。本文以p-Si(111)為基板,利用RF磁控濺射在室溫下先沉積而后再進(jìn)行后續(xù)熱處理的方法制備出了具有某種特定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)BTO薄膜。結(jié)果發(fā)現(xiàn),非晶態(tài)BTO薄膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)可以通過(guò)退火進(jìn)行調(diào)整:退火溫度從沉積態(tài)升高到420℃時(shí),Ti與O之間不斷地通過(guò)共價(jià)鍵進(jìn)行鍵合,Ti-O網(wǎng)絡(luò)逐漸完整,這將使O 1s與Ti 2p的結(jié)合能差從71.53eV升高到71.67eV;當(dāng)退火溫度繼續(xù)升高時(shí),Ti-O網(wǎng)絡(luò)畸變程度下降,O 1s與Ti 2p的結(jié)合能差開始下降。Ti-O網(wǎng)絡(luò)的這種不同的形成狀態(tài)決定了BTO/p-Si界面處內(nèi)建電場(chǎng)的大小:當(dāng)...

【文章頁(yè)數(shù)】：130 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖3.1濺射時(shí)長(zhǎng)為100min時(shí)沉積態(tài)非晶BTO薄膜厚度與濺射位置的關(guān)系

第三章BTO薄膜在Si基板上的沉積與非晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成33第三章BTO薄膜在Si基板上的沉積與非晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成3.1引言對(duì)于BTO薄膜在Si基板上的沉積及其應(yīng)用，在BTO/Si界面處形成強(qiáng)且可控的內(nèi)建電場(chǎng)十分關(guān)鍵。由于摻雜會(huì)使晶態(tài)氧化物的本征特性發(fā)生改變，并且引入的載流子濃度有....

圖3.2BTO薄膜的濺射模式

這些電場(chǎng)線一方面將加速工作氣體中的Ar+離子使之轟擊靶材發(fā)生濺射，另一方面將加速靶材表面的這些O2-離子使之轟擊基板，發(fā)生反濺射現(xiàn)象。因此，基板上的物質(zhì)將被這些O2-離子刻蝕，使得靶材正下方難以沉積上薄膜，當(dāng)反濺射現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使得基板被刻蝕。一般情況下，反濺射效應(yīng)在靶材正下方最....

圖4.18濺射時(shí)長(zhǎng)分別為（a），（d），（g）10min、（b），（e），（h）40min和（c），（f），（i）100min的BTO薄膜在（a）c420°C，（d）f460°C，（g）i600°C保溫2h的SEM照片

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文76圖4.17濺射時(shí)長(zhǎng)為10min和100min的BTO薄膜的(a)O1s和Ti2p的結(jié)合能差和(b)Ti2p光電子峰的半高寬與退火溫度的關(guān)系Fig.4.17(a)ThebindingenergydifferenceofO1sandTi2pand(b)theF....

圖6.21000°C保溫1h后2BTO-8NZFO薄膜的SEM照片，（a）i分別對(duì)應(yīng)

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文92氧離子會(huì)往基板加速，從而對(duì)薄膜乃至基板進(jìn)行轟擊，造成刻蝕。而對(duì)于BTO-NZFO復(fù)相靶材，由于BTO相的存在，反濺射效應(yīng)也應(yīng)該存在，但顯然應(yīng)該與純的BTO靶材不同。因此，我們需要先對(duì)復(fù)相BTO-NZFO材料的反濺射效應(yīng)進(jìn)行研究。圖6.1為2BTO-8NZF....

本文編號(hào)：3944957