Atomic Layer Deposition of Gd2O3 and Dy2O3: A Study of the ALD Characteristics and Structural and Electrical Properties
Atomic Layer Deposition of Gd2O3 and Dy2O3: A Study of the ALD Characteristics and Structural and Electrical Properties
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Gd2O3 和 Dy2O3 的原子层沉积：ALD 特性以及结构和电学性能的研究
DOI：
10.1021/cm2020862
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发表时间：
2012
影响因子：
8.6
通讯作者：
A. Devi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
R. Ranjith;A. Laha;H. Parala;A. P. Milanov;R. Fischer;E. Bugiel;J. Feydt;S. Irsen;T. Toader;C. Bock;D. Rogalla;H.-J. Osten;U. Kunze;A. Devi
以三（N，N′-二异丙基-2-二甲氨基胍基）钆（III）[Gd（DPDMG）3]（1）和三（N，N ′-二异丙基-2-二甲氨基胍基）镝（III）[Dy（DPDMG）3]（2）为前驱体，采用原子层沉积法（ALD）在Si（100）衬底上生长了Gd 2 O3和Dy 2 O3薄膜。这两种络合物都是挥发性的，并且表现出高反应性和良好的热稳定性，这是良好ALD前体的理想特性。通过ALD法生长了薄的Gd 2 O3和Dy 2 O3层，其中前体与作为反应物的水结合使用，在减压下，衬底温度范围为150 °C至350 °C。对于Gd 2 O 3，在175和275 °C之间的沉积温度下获得1.1 μ g/循环的恒定生长（GPC），并且对于Dy 2 O 3，在200-275 °C下获得1.0 μ g/循环的GPC。自限性ALD生长特性和前体的饱和行为被证实在衬底温度为225和250 °C的ALD窗口内的Gd 2 O3和Dy 2 O3。通过掠入射X射线衍射（GI-XRD）、原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）分析结晶度和形态对薄膜进行结构表征。通过卢瑟福背散射（RBS）分析和俄歇电子能谱（AES）深度分布测量检查层的化学组成。通过电容-电压（C-V）和电流-电压（I-V）测量来分析ALD生长层的电学性质。在经受形成气体处理后，ALD生长层显示出有希望的介电行为，没有滞后和降低的界面陷阱密度，从而揭示了这些层作为高k氧化物用于基于互补金属氧化物半导体的器件的潜力。
Gd2O3and Dy2O3thin films were grown by atomic layer deposition (ALD) on Si(100) substrates using the homoleptic rare earth guanidinate based precursors, namely, tris(N,N′-diisopropyl-2-dimethylamido-guanidinato)gadolinium(III) [Gd(DPDMG)3] (1) and tris(N,N′-diisopropyl-2-dimethylamido-guanidinato)dysprosium(III) [Dy(DPDMG)3] (2), respectively. Both complexes are volatile and exhibit high reactivity and good thermal stability, which are ideal characteristics of a good ALD precursor. Thin Gd2O3and Dy2O3layers were grown by ALD, where the precursors were used in combination with water as a reactant at reduced pressure at the substrate temperature ranging from 150 °C to 350 °C. A constant growth per cycle (GPC) of 1.1 Å was obtained at deposition temperatures between 175 and 275 °C for Gd2O3, and in the case of Dy2O3,a GPC of 1.0 Å was obtained at 200–275 °C. The self-limiting ALD growth characteristics and the saturation behavior of the precursors were confirmed at substrate temperatures of 225 and 250 °C within the ALD window for both Gd2O3and Dy2O3. Thin films were structurally characterized by grazing incidence X-ray diffraction (GI-XRD), atomic force microscopy (AFM), and transmission electron microscopy (TEM) analyses for crystallinity and morphology. The chemical composition of the layer was examined by Rutherford backscattering (RBS) analysis and Auger electron spectroscopy (AES) depth profile measurements. The electrical properties of the ALD grown layers were analyzed by capacitance–voltage (C–V) and current–voltage (I–V) measurements. Upon subjection to a forming gas treatment, the ALD grown layers show promising dielectric behavior, with no hysteresis and reduced interface trap densities, thus revealing the potential of these layers as high-koxide for application in complementary metal oxide semiconductor based devices.
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DOI：
10.1007/s00339-007-4069-7
发表时间：
2007-06
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Applied Physics A
影响因子：
--
作者：
P. Myllymäki;M. Roeckerath;M. Putkonen;S. Lenk;J. Schubert;L. Niinistö;S. Mantl
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P. Myllymäki;M. Roeckerath;M. Putkonen;S. Lenk;J. Schubert;L. Niinistö;S. Mantl
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发表时间：
2010
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