《高K金屬氧化物薄膜殘餘應力的尺度效應》是依託電子科技大學,由唐武擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高K金屬氧化物薄膜殘餘應力的尺度效應
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐武
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
選擇典型高K金屬氧化物薄膜體系，掌握可調製薄膜殘餘應力的關鍵技術及工藝規律，特別是注重納米尺度下薄膜殘餘應力的尺度效應以及尺度變化對薄膜組織結構、表面界面特性及電學特性等的演變規律及其關聯。具體體現在：（1）通過研究不同類型的高K金屬氧化物薄膜材料，建立納米尺度高K金屬氧化物薄膜殘餘應力的實驗表征與分析框架；（2）改進固體電子論分析方法，確定電子狀態參量與薄膜殘餘應力的相關性；（3）揭示納米尺度範圍金屬氧化物薄膜殘餘應力的變異規律及其尺度效應的物理機制；（4）探索經典固體電子論套用於納米尺度高K金屬氧化物薄膜的可行性，為納米尺度高K金屬氧化物薄膜材料殘餘應力的可調製及電學性能的理論研究和最終建立薄膜器件服役環境下的特徵性能評測技術奠定實驗和理論基礎。
結題摘要
在項目的研究過程中均按照計畫書的要求執行，完成了計畫書的研究內容。 具體體現在：（1）選擇典型的高K金屬氧化物Al2O3和HfO2薄膜，完成了該薄膜的最佳化製備工藝方案，並在此基礎上進行了薄膜的I-V、C-V電學性能測試；掌握了殘餘應力的正確表征方法以及對薄膜製備工藝的依賴性規律；（2）針對Al2O3薄膜進行了表面形貌及顆粒尺寸的分析，研究認為表面形貌及顆粒尺寸對薄膜殘餘應力及電學性能均有明顯的影響；（3）對氣相沉積薄膜的殘餘應力產生機制進行了理論分析；（4）同時針對高K金屬氧化物Al2O3薄膜殘餘應力進行對比研究，選擇電子束蒸發和磁控濺射兩種方法製備Al2O3薄膜和HfO2薄膜，研究結果表明製備方法及工藝參數對高K薄膜的殘餘應力調控至關重要，主要體現在基體溫度和薄膜厚度對Al2O3薄膜殘餘應力的影響，在較大薄膜厚度時，殘餘應力差值隨著膜厚增加明顯，幾乎呈現線性變化規律，由此可見在減小薄膜體系的缺陷之外，還應該注重薄膜的尺度效應對薄膜殘餘應力的影響，研究中同時也對薄膜的殘餘應力與結合強度之間的相互影響關係進行了探討；（5）掌握了工藝參數及後續退火處理對HfO2薄膜殘餘應力的影響規律，重點針對HfO2薄膜區別於Al2O3薄膜的特點，通過XPS表征分析了HfO2薄膜中氧含量與製備過程中氧分量的規律，研究表明高K薄膜殘餘應力的變化與表面狀態及微結構的改變可能有關，並在實驗基礎上對薄膜的生長進行了理論分析；（6）在該研究中關注到表面粗糙度的尺度變化對殘餘應力的影響，研究的主要結果可在一定程度預測表面粗糙度與拉應力之間的關係，研究表明粗糙表面產生較高的拉應力是由於在相鄰晶粒表面之間傾向於平面接觸。
