高-κ介电物的原子层沉积中的协同反应剂对单层二硫化物的影响
Brendan F M Healy1, Sophie L Pain1, Marc Walker2
1School of Engineering, University of Warwick, Coventry CV4 7AL, U.K.
开发新的原子层沉积 (ALD) 方法对于将高κ介电材料与单层过渡金属二二原化物 (TMDC) 集成至关重要. 基于臭氧的ALD提供了一个有前途的途径,避免对二硫化 (MoS2) 膜的损坏.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 在纳米级场效应晶体管中,将高-κ介电物与单层过渡金属二二化物 (TMDC) 集成至关重要.
- 传统的以水为基础的原子层沉积 (ALD) 面临着由于其惰性基底平面而在TMDC上实现均介电增长的挑战.
- 为了在单层TMDC上有效的介电层沉积,需要替代ALD过程.
研究的目的:
- 研究氧 (O2) 血和臭氧 (O3) 作为氧化物 (Al2O3) 和二氧化 (HfO2) 在单层二硫化物 (1L MoS2) 上的ALD的共同反应物.
- 评估不同ALD过程对1L MoS2.2.的结构完整性和化学状况的影响.
- 确定一个合适的ALD方法,用于制造1L MoS2上的高κ介电层,用于光电子设备.
主要方法:
- 使用O2等离子体和热ALD使用O3.使用等离子体增强原子层沉积 (PEALD).
- 在1L的MoS2膜上沉积Al2O3和HfO2.
- 使用原子力显微镜 (AFM),拉曼光谱,光发光 (PL) 光谱和X射线光电子光谱 (XPS) 进行了表征.
主要成果:
- 使用O2等离子体的PEALD对1L的MoS2造成了显著的损伤,导致氧化成三氧化 (MoO3).
- 使用O3作为协同反应剂的热ALD并没有对1L MoS2.2.造成显著的有害氧化.
- 在1L MoS2上HfO2的成功增长被证明使用热ALD与O3.
结论:
- 基于臭氧的热ALD是一种可行且不太破坏的方法,用于在1L MoS2.2上沉积高κ介电物.
- 这种方法最大限度地减少了基板损坏,保持了1L MoS2在设备应用中的质量.
- 基于O3的热ALD为纳米级光电子设备中集成1L MoS2上的介电层提供了一个有前途的途径.
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