Ученые исследовали электронную структуру границы раздела кремния и оксида гафния
Ученые из МФТИ и ВНИИОФИ провели исследования электронной структуры границы раздела и оксида гафния.
Граница раздела в гетероструктуре кремния и оксида гафния является одной из наиболее изученных, так как в 2000-х годах оксид гафния был выбран в качестве наилучшего кандидата для замены использовавшегося ранее подзатворного диэлектрика оксинитрида кремния в комплементарных металл-оксид-полупроводник (КМОП) полевых транзисторах логических микросхем (процессоров).
Позднее, в 2011 г., открытие сегнетоэлектрических свойств в легированном оксиде гафния вызвало бурный интерес к этому материалу в связи с перспективами разработки КМОП-совместимых устройств энергонезависимой памяти, где высоколегированный кремний может быть использован в качестве одного из электродов.
Сотрудники лаборатории функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ детально исследовали электронную структуру границы раздела оксида гафния и сильнолегированного кремния методом фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением с использованием синхротронного излучения в мягкой рентгеновской области.
Полученные экспериментальные данные об электронной структуре глубоких уровней позволили восстановить форму электрического потенциала как в оксиде гафния, так и в легированном кремнии на основе разработанной математической модели. Было также установлено, что при нагреве в оксиде гафния генерируются кислородные вакансии с одновременным ростом оксида кремния на границе раздела кремния и оксида гафния.
Полученные данные об изменениях изгиба электронных зон при нагреве, а также в результате воздействия рентгеновского излучения позволили точно определить взаимное расположение зон на границе раздела. Это важно для верификации моделирования при проектировании устройств микроэлектроники.
Работа была опубликована в журнале PHYSICAL REVIEW MATERIALS в 2023 г.
Работы выполнены в рамках программы по развитию синхротронных исследований национального проекта «Наука и Университеты».
Источник: ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений»