Исследование границы раздела ГЭС КРТ МЛЭ и Al2O3, нанесенного методом АСО при различных параметрах роста

Abstract

В работах, исследовавших границу раздела ГЭС КРТ МЛЭ и Al2O3, нанесенного методом плазменно-индуцированного атомно-слоевого осаждения (ПАСО), отмечается, что данный диэлектрик обладает хорошими пассивирующими характеристиками. При этом в литературе нет работ исследовавших влияние параметров роста диэлектрика на плотность поверхностных состояний на границе раздела КРТ- Al2O3. С одной стороны, при нагреве КРТ в вакууме свыше 80°С с поверхности КРТ испаряется ртуть, приводя к изменению состава приповерхностного слоя и нарушению его структуры, при этом скорость данного процесса увеличивается с ростом температуры. С другой стороны, параметры Al2O3, выращенного методом ПАСО, зависят от температуры. Стехиометрия и количество примесей в выращенной диэлектрической плёнке достигает оптимума при температурах 200-300°С [1], а толщина выращенного диэлектрика за один цикл (скорость роста) выходит на константу. Помимо температуры образца, при которой происходит рост Al2O3, на скорость роста влияет время продувки (t) ростовой камеры после окисления прекурсора удаленной плазмой кислорода. При увеличении времени t, особенно при низких температурах, скорость роста стремится к скорости роста при 300°С. В данной работе впервые исследуется влияние температуры образца в процессе роста и времени t на электрофизические свойства границы раздела КРТ- Al2O3. Эксперименты проводились на образцах ГЭС КРТ МЛЭ с составом x=0,22, имеющих как после ростовой n-тип, так и вакансионный p-тип проводимости. В качестве прекурсора для роста Al2O3 использовался триметилалюминий (ТМА). Температуры роста диэлектрика составляли 80, 120 и 160°С. Время t менялось в диапазоне от 1.0 до 9.0 с. Измеренные вольтфарадные характеристики для температуры 120 °С и различных временах t приведены на рисунке. Наблюдается рост встроенного заряда в диэлектрик с увеличением времени t, который, по всей видимости, связан с изменением стехиометрии и концентрации примесей в диэлектрике, так как зависимость величины встроенного заряда от времени t коррелирует с зависимостью скорости роста Al2O3 от времени t. Вероятнее всего, встроенный заряд обусловлен вакансиями кислорода в диэлектрике. Также можно допустить, что недостаток кислорода в плёнке Al2O3 приводит к изменению состава собственного окисла на поверхности КРТ, а значит оказывать влияние на границу раздела КРТ - собственный окисел.