采用原子层沉积法形成HfO?界面层对Au/Ti/n-GaAs器件势垒高度的调控

摘要： 采用X射线光电子能谱对原子层沉积法制备的n型GaAs衬底上氧化铪(HfO?)薄膜表面进行表征，并通过原子力显微镜分析了GaAs表面HfO?层的形貌。根据器件I-V特性测得：具有3nm和5nm HfO?界面层的Au/Ti/HfO?/n-GaAs结构在300K下的势垒高度(BH)值分别为1.03eV和0.93eV，高于我们制备的Au/Ti/n-GaAs二极管(0.77eV，300K)。这表明金属/GaAs界面的HfO?薄层可作为栅绝缘体用于GaAs金属-氧化物半导体(MOS)电容器和MOS场效应晶体管的势垒高度调控。计算得到3nm和5nm界面层金属-绝缘层-半导体(MIS)器件在400K和60K时的理想因子分别为1.028/2.72eV和1.04/2.58eV。通过Norde方法和各样品温度下的势垒高度高斯分布(GD)，计算了器件的偏压相关势垒高度值。320K时，根据GD确定的φb(V)-V曲线显示：3nm MIS二极管在0.70V处的φb(V)值约为1.08eV，5nm MIS二极管在0.58V处约为0.99eV。这些偏压相关势垒高度值与同偏压下Norde方法所得结果高度吻合。