研究目的
研究原位退火对脉冲激光沉积法在硅衬底上生长的氧化钇稳定氧化锆（YSZ）薄膜电学性能的影响。
研究成果
研究表明，在氧气环境中进行沉积后退火处理可改善YSZ薄膜的电学性能，其中退火30分钟的薄膜表现出最佳性能。XPS深度剖析揭示了YSZ与Si之间界面的质量状况，这与观察到的电学性能具有关联性。这些薄膜展现出良好的介电击穿强度、低漏电流和长期稳定性，使其适合作为栅极介电材料使用。
研究不足
该研究聚焦于原位退火对YSZ薄膜电学性能的影响。其局限性包括脉冲激光沉积（PLD）工艺的特定条件及退火参数，这些可能并不具有普适性。研究未探讨YSZ薄膜中钇浓度变化所产生的影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用脉冲激光沉积法（PLD）在700℃的p型硅衬底上制备YSZ薄膜，研究了氧气环境中原位退火处理（PDA）的影响。
2：样本选择与数据来源：
研究包含三组YSZ样品：沉积态（A组）、原位退火10分钟（B组）和原位退火30分钟（C组）。
3：实验设备与材料清单：
使用KrF激光器（波长248 nm）进行PLD沉积，通过光谱椭偏仪测量氧化层厚度，采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和椭偏仪对薄膜进行表征。
4：实验流程与操作步骤：
薄膜沉积氧压为10?? mbar，金属化后退火在氮气环境400℃下进行10分钟，电学特性测试使用半导体参数分析仪配合热卡盘探针台完成。
5：数据分析方法：
通过电容-电压（C-V）和电流-电压（I-V）特性分析电学性能，利用XPS深度剖析研究薄膜成分及界面质量。
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X-ray diffractometer
PANalytical X’PERT-pro
PANalytical
Used to confirm the phase of the deposited film.
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atomic force microscope
Bruker dimension Edge
Bruker
Used to study the surface morphology and roughness of the films.
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semiconductor parameter analyzer
Agilent B1500A
Agilent
Used for electrical characterizations.
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KrF laser
λ= 248 nm
Used for pulsed laser deposition (PLD) of YSZ thin films.
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spectroscopic ellipsometer
J.A. Woollam Co. M2000VI
J.A. Woollam Co.
Used to measure the thickness of the oxide layer.
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X-ray Photoelectron Spectroscopy
SPECS, PHIBOS100 energy analyzer
SPECS GmbH
Used to study the composition of the film with depth profiling.
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probe station
Cascade Microtech Summit 12000 AP
Cascade Microtech
Used with thermal chuck for electrical characterizations.
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