Comprender el mecanismo de supresión de defectos electrónicos habilitado por no idealidades en la deposición de la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de los semiconductores
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• El silicio germanio (SiGe) es crucial para la electrónica avanzada como las computadoras cuánticas y los transistores.
• Los estados de superficie y las trampas de carga en la interfaz SiGe-óxido, causadas por la formación de GeO2, dificultan el rendimiento del dispositivo.
• La deposición convencional de la capa atómica (ALD) lucha para evitar la formación de GeO2, lo que lleva a defectos interfaciales.

Objetivo del estudio:

• Investigar y explotar el proceso de difusión en ALD no ideales para la pasivación de defectos interfaciales en SiGe.
• Demostrar un método para suprimir las trampas de carga en la interfaz SiGe-óxido durante la deposición de óxido de puerta.
• Para reducir la densidad de la trampa integrada (Dit) a través de la brecha de banda en los dispositivos SiGe.

Principales métodos:

• Uso de la exposición periódica al ozono como oxidante secundario durante el ALD de Al2O3 y HfO2 en SiGe.
• Difusión de especies reactivas investigadas a través del óxido de la puerta durante la DLA no ideal.
• Espectroscopia de pérdida de energía de electrones de transmisión de barrido (STEM-EELS) para confirmar el agotamiento de Ge y la formación de interfaces ricas en SiO2.

Principales resultados:

• Reducción de la densidad de la trampa integrada (Dit) en casi un orden de magnitud tanto en los dieléctricos de puerta Al2O3 (<6 × 10^10 cm^-2) como en los de HfO2 (<3,9 × 10^11 cm^-2).
• Se formó una interfaz rica en SiO2 en SiGe al agotar Ge de la capa interfacial.
• Se ha confirmado la formación y desorción de GeO2 con inserción de ozono utilizando STEM-EELS, identificando el mecanismo de reducción del defecto.

Conclusiones:

• La exposición periódica al ozono durante la ALD pasiva efectivamente los defectos interfaciales en el SiGe al promover una interfaz rica en SiO2.
• Las especies de difusión de ingeniería en procesos de ALD no ideales ofrecen un mecanismo viable a nanoescala para la supresión de defectos.
• Este enfoque mejora el potencial de SiGe para aplicaciones de computación electrónica y cuántica de alto rendimiento.