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利用TaSiO<sub>x</sub>原子层沉积工艺对(100)和(110)晶向外延InGaAs进行原位SiO<sub>2</sub>钝化

DOI：10.1021/acsomega.8b02314 期刊：ACS Omega 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 本工作报道了在固态源分子束外延生长的(100)InxGa1?xAs和InP衬底上(110)InxGa1?xAs表面生长栅介质TaSiOx时，采用原子层沉积(ALD)原位SiO2钝化技术。X射线倒易空间图谱显示准晶格匹配的InxGa1?xAs外延生长于晶体取向的InP衬底上。截面透射电镜揭示ALD TaSiOx与(100)及(110)InxGa1?xAs外延层间存在锐利异质界面，其中观察到(100)和(110)InxGa1?xAs表面均形成约0.8nm厚、生长一致的SiO2界面钝化层(IPL)。X射线光电子能谱(XPS)证实复合TaSiOx中包含SiO2成分，并分别测得TaSiOx相对于(100)和(110)InxGa1?xAs取向的价带偏移量(ΔEV)为2.52±0.05eV和2.65±0.05eV。通过拟合O 1s XPS损耗谱获得的TaSiOx带隙值(分别为4.60eV和4.82eV)及文献报道的组分相关InxGa1?xAs带隙数据，计算得出(100)InxGa1?xAs的导带偏移量(ΔEC)为1.3±0.1eV，(110)InxGa1?xAs为1.43±0.1eV。本工作中ALD TaSiOx生长过程中采用SiO2 IPL对InxGa1?xAs进行原位钝化，以及所报道的较大ΔEV和ΔEC值，将有助于未来开发热力学稳定的高κ栅介质InxGa1?xAs器件，特别是在低功耗工作条件下实现更低的栅极漏电流。
作者： Mantu K. Hudait，Michael B. Clavel，Jheng-Sin Liu，Shuvodip Bhattacharya
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究在(100)InxGa1?xAs和(110)InxGa1?xAs外延层上生长栅介质TaSiOx过程中的原位SiO2钝化技术，以开发具有更低栅极漏电流的热力学稳定高κ栅介质。

研究成果

在(100)晶向和(110)晶向InxGa1?xAs外延层上原子层沉积TaSiOx过程中采用的原位SiO2钝化技术，显示出陡峭的异质界面及一致的SiO2界面钝化层形成效果。较大的价带与导带偏移量表明未来MOS器件中栅极漏电流有望降低。这些发现对开发适用于低功耗应用的InxGa1?xAs高κ栅介质材料具有重要意义。

研究不足

该研究未根据生长参数优化(110)InxGa1?xAs的表面形貌（这可能影响器件电学性能）。此外，(100)InxGa1?xAs/InP结构中的晶格失配对器件性能的影响也未得到充分探究。

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