摘要：随着器件尺寸进一步等比例缩小,高k材料hfo2作为俘获层的电荷俘获型存储器展现了较好的耐受性和较强的存储能力,且工艺相对简单,与传统半导体工艺完全兼容,因此得到了广泛的研究.为研究hfo2中氧空位引入的缺陷能级对电荷俘获型存储器存储特性的影响,运用第一性原理计算分析了hfo2中的氧空位缺陷.通过改变缺陷超胞中的电子数模拟器件的写入和擦除操作,发现氧空位对电荷的俘获基本上不受氧空位之间距离的影响,而氧空位个数则影响对电子的俘获,氧空位数多,俘获电子的能力就强.此外,四价配位的氧空位俘获电子的能力比三价配位的氧空位大.态密度分析发现四价配位的氧空位引入深能级量子态数大,并且受氧空位之间的距离影响小,对电子的俘获概率大.结果表明,hfo2中四价配位的氧空位缺陷有利于改善电荷俘获型存储器的存储特性.

摘要：采用离子束溅射(IBS)方法制备了hfo2和Ta2O5两种金属氧化物薄膜,通过测量薄膜的椭偏参数,使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。在拟合过程中,采用L8(27)正交表设计了8组反演计算实验,在初始选定Cauchy模型后,对hfo2薄膜拟合影响最大的为表面层模型,对Ta2O5薄膜拟合影响最大的为折射率梯度模型。确定了不同物理模型对拟合函数MSE的影响权重和拟合过程中模型选择的次序,按照确定的模型选择次序拟合,最后加入弱吸收模型反演计算两种薄膜的光学常数,反演计算的MSE相对初始MSE可下降79%和39%,表明拟合过程模型选择物理意义明确,具有广泛的应用价值。在500nm处,Ta2O5薄膜的折射率梯度大于hfo2薄膜,而hfo2薄膜消光系数大于Ta2O5薄膜。表明Hf金属与Ta金属相比容易氧化形成稳定的氧化物,hfo2薄膜的吸收要高于Ta2O5薄膜。

摘要：本文研究hfo2掺入Al替位Hf杂质和氧空位共同掺杂对电荷俘获型存储器存储特性的影响.hfo2作为高介电常数材料由于具有缩小器件尺寸、提高器件性能等优势,被广泛用于CTM的俘获层.采用MS和VASP研究了hfo2俘获层中掺入Al对氧空位形成能的影响.同时计算了两种缺陷在不同距离下的相互作用能.计算结果表明在hfo2中掺入Al使得氧空位的形成能降低,并且三配位氧空位的形成能比四配位氧空位的形成能降低的更多.通过研究Al和三配位氧空位两种缺陷间不同距离的三种情况,计算结果表明当缺陷间距为2.107?时,体系的电荷俘获能最大;量子态数最多;布居数最小、Al—O键最长.通过研究三种体系写入空穴后键长的变化,得出当缺陷间距为2.107?时,写入空穴后体系的Al—O键长变化最小.以上研究结果表明,掺入Al后可以有效提高电荷俘获型存储器的数据保持能力.因而本文的研究为改善电荷俘获型存储器数据保持特性提供一定的理论指导.

摘要：我们采用反应磁控溅射的方法在p-Si(100)衬底上制备了Hf O2薄膜。我们对制备的工艺进行了摸索。设计了不同的实验条件。分别在不同的工艺条件下制备得到Hf O2薄膜。在不同氧分压条件下制备了一组Hf O2薄膜,在不同的溅射功率条件下制备了一组Hf O2薄膜,在不同的溅射时间条件下制备了一组Hf O2薄膜,不同的衬底温度下制备了一组Hf O2薄膜。最后,将不同条件下制备的Hf O2薄膜在不同温度下退火,并对这些样品进行了性能的测试和表征。根据测试结果分析了其性能,制备的Hf O2薄膜是高质量的。

摘要：本文对hfo2和HfSixOy薄膜与热氧化物TEOS和Si之间具有最大蚀刻选择比的湿法蚀刻剂的最佳配比进行了实验设计论证,并在生产环境中实现了理想的蚀刻速率。

摘要：薄膜材料库中的光学常数与实际制备的相比有很大差别,精确求解在特定工艺条件下的光学常数对设计和制备多层薄膜具有重要意义。在熔融石英(JGS1)基底上,采用热蒸发沉积方法制备了厚度为330nm的单层hfo_2薄膜,利用分光光度计测量薄膜的透射率和反射率,并采用包络法和光度法分别计算得到230nm^800nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。两种方法确定的hfo_2薄膜厚度分别为331.22nm和331.03nm,两者偏差为0.057%;在266nm处两种方法确定的折射率相差0.011,消光系数相差10-5量级。结果表明,运用包络法和光度法确定hfo_2薄膜光学常数的拟合结果吻合较好,能够相互验证且避免了单一方法求解过程中所产生的误差。