HfO2/SrTiO3全氧化物场效应晶体管栅极漏电性质研究

• 作者: 唐义强 张万里 曾慧中 杨潇 肖化宇
• 来源期刊: 电子元件与材料
• 学科: 工学
• 关键词: 非晶氧化物 场效应晶体管 漏电机制 空间电荷限制电流 缺陷
• 年，卷（期）: 2020,（9）
• 所属期刊栏目: 研究与试制
• 页码范围: 56-61
• 页数: 6页
• 分类号: TN386
• 语种: 中文
• DOI: 10.14106/j.cnki.1001-2028.2020.0047

摘要

基于等离子轰击和射频磁控溅射技术,制备了HfO2/SrTiO3结构的全氧化物场效应晶体管(FET),并研究了其栅极漏电性质.该全氧化物晶体管的制备工艺均在室温条件下完成,包括Ar+轰击在SrTiO3单晶表面产生的导电沟道,溅射生长非晶HfO2薄膜作为栅极介质层.实验发现溅射工艺中的氧分压对HfO2栅极漏电性质的影响显著.当氧氩分压比从1:10增加到1:2时,HfO2栅极的漏电密度明显降低.对变温漏电数据的分析表明,HfO2栅极的漏电以空间电荷限制电流(SCLC)机制为主导.对于低氧分压制备的栅极,其SCLC漏电机制的特征温度(Tt)和缺陷密度(Nt)分别为796 K和5.3×1018 cm-3.而氧分压提高后,栅极SCLC漏电的Tt降低为683 K,同时Nt下降为1.2×1018 cm-3.Tt的变化表明缺陷在禁带中分布发生变化,引起漏电-电压关系(J-Um)中的指数项m减小,有效地降低了栅极漏电,显著提高了HfO2/SrTiO3场效应晶体管的性能,使其开关比达到104.