Отзыв ведущей организации (Изучение электронного и атомного строения нанослоев Al2O3 при контакте с TiN и диэлектриков на основе SiO2)

l}lжкCIБPнAУкI{ POссиифздep$rьпоG roe}flipстsaш$or sвтogoilшoeoбpшсвrте.llьlloс yЧрсDЦДsшrsв,шсшrпt обprзовaxrrя<С*trкr-Il*гepfiуprс*tшfiПоJtптgхжзЧtскнffiуlfl s.*рsrrTeТ[Iсrрn Bnлшшоrо>rФГAoУ Bo кCaнкт-Пете{фru0уB0 <СIIstIУш)lllllt 7*04s40077'CIгРп 10278025052?},oкIo 0206Es?4Q o,.o.о"оD..^O'-...t"t.,.е"sitяgr"-'с.1 Д.T.н.B.B.

Cеpгеевe.l.':;f".41il:i#'FFу"ffiv}l i .::::"t:I-Йflшlитexничrскt}яyJl.' 29' C'.lleтсрбyрц l 9525lTслeфоlr(8J2' 297.2a.95,фaкс552-s0.80Е.mnil;offlсе@spbsш.ru.z'-Фo'e"р|9lla J{boTзЬIBBедyщей opгaнизaции ФГAoУBo <Caнкг-Петеpбypгский пoЛитexниtlескийyнивepclтгсг Пещa Beликoгo>>нa .циссepтaцшоКoнaшryкa Aлeксея Cеpгeeвиra<<ИзyrениеэЛектpoннoгo и aтoмнoгo стpoeHrrя нaнoсЛoеB Alzoз Пpи кoнтaктe сTiN и Диэлектprrкoв нa oснoBe Sioz>>,пpедстaBЛrннoйв .циссrртaциoнный coBеTД.2|2.2з2.зз пpи Caнкг-Пeтеpбypгскoм Гoсyдapствeннol\d Унивepситетe нaсoиcкaние уlенoйсTепени кaн.цидaтa физикo-мaтeМaтшIeскиx }rayк пocпециaльнoсти0 l.04.07- физикaкoндeнсиpoвaнI{oгoсoстoяния.B нaстoящеr BpeМя aктиBнo paзpaбaтЬIBaloтсянoBЬIe пoдxo.цы к кoнcтpyиpoBaниюMflП-щaнзистopoB'элeментoB энepгoнезaвисимoй зapядoвoй пaмяти И .цp.

с цeЛЬюyBeлIпeния иx бьIcщoдeйствияи yп,tеt{ЬшsнияпapaзиTнЬIxпoTеpЬэнrpгии. ,{ля этoгo Bе.цетсяo.цI{oBpeмeннoпoиск oптимaлЬнoгo.циэлeктpикa(и eгo кpиот:rллиЧескoйфaзы),oблa.щaroщегoдoсTaтoчнo высoкoй .циэлeктpичeскoйпpoницaеМocтьк)и бoльшoй tпиpинoй зaпpещеннoйзoны (high-k диэлекгpик). Taклсe BеcЬМa oстpo сToит пpoблемa кaчествeннoй изoляцииМет€шлшleскихсoe.цинитrлЬнЫх луlнуlЙ BМикpoЧипeByслoBияxпoстoяtlнopaсстoяния lvrr)к.цyниМи. МеждyyBелиtIиBaIощeгoсякoЛиЧeстBa.цaнныxлпнlаЙи yN{eнЬшeния'2-сoседниМи МетaллиЧeскиМиЛИHуIЯ|{LИBoзникaeт пapaзитнaяеМкoстЬ' кoTopaя oбyсЛaвлиBaeтRC-зaдеpжкy pacпpocTpaнени,l сигнaлoB',.циссипaциЮ мoщнocTvц vI длЯ eе yМrньшeниянеoбxoдимo испoлЬзoBaниe.циэлеiсгpикoBс ,циэлеКtpическoйпpoницaeМoсTЬIoсyщeсTBeннoмeньIпeй, чeМ y тpaдициoннoгo Sioz. (low-k диэлeкгpик).

Пoнижeние,циэлeщpичеcкoйпpoницaемocти B IIaсToящrr вpемЯ oсyщeстBЛЯеtcЯзa сЧет мoдификaции сTpyктypьl Sioz спoN,loщЬюBBедения МеTиЛoBыxгPУпп, зaМeщaющиx ЧaсTь aтoМoB кислopo.цa,и сoз.цaнияПopистocTи.Кaк в cлгIaе high-k .циэлеКгpикoB,тaк и lоw-k ДиэЛектpикoBoсtloBrloe BниMaниеисслeдoвaтeлeй y.цeJrяетсяизyчeниIo иx эЛеКIpotlныx свoйстB. Изoлиpylощиe свoйствaд}Iэлeщpикa зaвисят не тoлЬкo oT IIIиpины зaпpeщeннoй зoны сaмoй пo сeбе, нo и oткoнкpетнoгo пoлo}l(еt||4яДНaзoны пpoBoдимoсTии пoтoлкa вaлeнтнoй зoны .циэлeкTpикaBзoннoй стpyктype нaнoyсщoйсTBa _ тo rстЬ oт Beлшlины э}rеpгrтичeскиx бapьepoв длянoситeлей тoкa.

Пpи эToM' oдI{aкo' в литrpaтype иМrюTоя ЛишЬ oтpьIBoЧнЬIeи инoгдaщoтиBoprчиBые .цaнныr oб oонoвныx фaкгopax, BызыBaIощих измeнeние пoлoжrния днaзoны пpoвoдиL{oсTии пoтoЛкa вaлентнoй зoны пpи мoдификaции стpyкгyры Sioz И lnptlиЗI\,lенrниикpистaлЛиЧeскoйфaзы high-k диэлекгpикoв (в чaстнoсTи Alzoз). Taюr<еB{DI(нooTМeTить'чTo нa Brлшlинy энrpгетиtlеокrx бapьepoB Мoгyт сyщестBеI{tloBЛиЯтЬэффектьI,пpoисxo.цЯщие нa мехсфaзoвoй цpaницe Меxqцy oкси,цoм |4 МетaлличеокиМ элeктpo.цoмBслeдстBиеID(BзaиMo.цействия.'[aнныe эффeктьIпoкa oсTaIoTсянrдocтaтoЧнo иЗyЧенныМи.Boщoсaм элoкгpoннoгo и aтoМнoгo стporшИЯ pЯДa кpистaлличeскиx мoдификaцийAlzoз и нal{ocлoeв Alzoз пpи кoHтaкте с TiN, a TaЮке .циэЛoщpикoBнa oсIloBе Sioz иПoсBященaдисcepтaциoннaяpaбoтa A.C.

КoнaIпyкa. Исслe.цoBaниrэтиx Boпpoсoв пoзBolrяrтoпpe.цeлить oсIIoBные фaктopы, Bли,lIoщие нa BeЛшtинy энepгетиЧecкиx бapьеpoв ДJIЯнoоителей тoкa нa гpaнице дaнныx oксидoB с.цpyгими фyнкциoнaлЬными cЛoями. Taкимобpaзoм тeмa paбoты .циссrpтaнтaяBJIяeTсящaйне aкryaльнoй.I{eлью paбoтьl явJUIеTсяyстaнoBлeние зaкoнoмеpнocтeй фopмиpoвaния сoстoянийAlzoз и.циэлeшpикoBI{aocнoBe Sio2 пpи изМeнении'вaлeнтнoйзoны и зoны пpoBo.цимoсTисooтBетcтBеtltlo'симмеTpииблюкaйшeгooкpРкrнияцeЕЦpaЛьнoгoaтoМaИэЛeКгpooтpицaтельнoсти oкpyжeния' a тaкжe cтpoeния |4, IIpoтяrI(еннoстимежфaзoвoйlpaницы I\dr)кдyy-Al2o3 и TiN.'-З-,{иссеpтaция сoсToит из BBeдeния' тpex глaB' зaкJIIоЧенияи сПискa литepaтypЬI.Мaтеpиaл излo)кеttНa I44 сTpaницtlхи сoДrp)IuT31 pисyнoк, 1 тaблицy и библиoгpaфиvескийсписoк из 208 нaимeнoвaний.Bo BBe'цeнии paссмoтprнa aкTyaЛЬнoстЬ paбoты, фopмyлиpylотся цeЛи И зa.цaЧи.циссeртaции,eё нaуIнaJI и пpaКгиЧескЕlязHaчиМoоTЬ,линный BкЛa.цaвтopa, .цaнныe Пoaпpобaцииpaбoты и нaуrныe ПoЛoжения'BЬIнoсимыeнa зaщ}Tтy.Пepвaя гЛaвa coотoит из пяти paз.целoB.B ней pacсмaтpиBaeTся кpистaJIлиЧескtUIсTpylсгypa Sioz уI Пyги еe мoдификaции .цJlя сoз.цaния low-k .щиэлекTpикoB'a TaЮI(eкpиcт.rлЛI4lleскaя сTрyКгypa p€lзIIыхкpистtlЛЛических мoдификaций Alzoз,oT.цеЛЬнopaссМaтpивaeTсяBлияниe взaимoдeйcTBLlЯAlzoз с MaTepиaЛoмMетaлЛичeскoгoэЛещpo.цaнaэффeкгивнyro paбory Bыxo.цa.[aлее paссМaщиBaloTся физиveскиe пpинципьr нaблюдeнияплoтнoстeй сoстoяний вaлентнoй зoны и зoнЬI пpoBo.циМoстис пoМoщЬю peнтГrнoBскиxспeщpoскoпIтIeскиx мeTo/цoв у| oПисыBaIoTся физи.leскиe пpи}rципЫ Метo.цoB ПoЛнoгoкBaIrToBoгoBь[xo.цapeIITгeIIoBскoгoBIIeшнeгoфoтoэффeкгaИpеrrтгенoвокoйфoтoэлeкгpoннoй спrкTpoскoпии высoки)( энepгий.Bo втopoй гЛaBе oписaны теxникa и N{rтoдикa пpoBo.щиМыx экспеpиМe}IToB' a TaЮкeцpиBr.цeнa xapaкгepизaция изylенныx oбpaзцoв, BкJIIoчIUIocIIoBIIыr пapaМетpы иx синтезa.B тpeтьeй гЛaBе oбсpкдaroтся oснoBныe prзyлЬTaTЬI, пoЛyчrнныe B хo.Цe BЬIпoлнения.циссepTaции.

Глaвa сoстoиT из Tpеx oснoBIIыx чaотей.ПеpвaяЧaстЬ пoсBященa изyЧrниюBBeдения пopистoстиBЛvtяHktямoдификaциисTpyIсгypьI SiozПyгeМи зaМeщенWЯ ЧacTI4 aтoмoB кисЛopo.цa МrтиЛoBЬIMи гpyППaМи }Iaфopмиpoвaние сocтoяний вaлентнoй зoньl и зoны пpoBoдиМoсти. Был изrIен pяД сTpyкTyp CI,кBapц' aмopфныйпopистыйSioz,vI opгaнoсиЛикaтнЬIе сTекJIa (oCC)с paзнoйЦpoницaемocтЬIo' пpигoтoвлeнные кaк c иcпoЛЬзoBaниеМ opгaниЧeскoгoдиэлeщpиtlескoйпopooбpaзoBaTlJlя,ПpедстaвлeныSioz,тaкИpeзyлЬтaтЬIбeзпopooбpaзoBaTeЛяиссЛeдoBaнI{ямеToдaМиМeTo.цoМ сaмoсбopо.rнoйкBaнтoBoгoBыxoдaхимии.BIIeПIнeГopeнтгенoвcкoгo фoтoэффeкгa и тpa.цициoннoй фoтoэлeщpoннoй спeктpoокoпии.Былo BЬlяBЛенo' ЧTo oсIIoBнoй cщyкгypнoйе.циниЦeй всex oCCяBJUIеTся SioзCHзтeтpaэДp с o.цнoй метилoвoй гpyппoй, пpи этoM сoдеp)киTcя зaМeTный вклa.ц иcxoдньIx Sio+TоTp€lэдpoB.Уcтaнoвленo,Чтoпpипoни)кoнииoщpyжения aToмoB кpеI\,rlrия пpoисхoдитэлектpooTpицaTеЛЬнoсTиближaйшегoсмещeниe ПoтoЛкa вaлентнoй зoны B стopoнy-4-МeнЬцIиxэнеpгий сBязи нa 0,7-1,0 эB.

Пpи этoМ BBe.цениепopистoсTи ЛиПIЬнезнaчитrлЬнoв.ЛwЯеIнa пoлo)кeние Пoтoлкa BaJIеIlтнoйзoны. Пoлoжение ДIa зoны пpoBoдимoсTи BсexизyЧенныx oбpaзцoв oстaeтся неизмrнным. Taкrсe oбнapyхсенo, чтo B стpyкгypе oCC,пpигoтoBлeннoй пpи испoлЬзoвaнииopгaншlескoгo пopooбpЕ}зoBaTeля'сo.цep)китсЯзaМeTIIoeкoлиtlеcтBoC:C yглеpo.цныxкJIaсTepoB'явJIяIoщиxсяпpиЧинoйтoкoв yTeЧки.сиN{МrтpииближaйшегoBтopaя чaстЬ тpетьей глaBы пoсBященa изyЧrншo BЛIIЯHI,4яoкpy)кения цeкЦptlЛьнoгo aтoМa нa фopмиpoBaниe сoстoяний вaлентнoй зoны И зoныцpoBoдимocти Al2o3. Были изуrеньl 0-, Y- и aмopфный Alzoз, .цJUIкoтopыx xapaкTepнoсyщeстBeнI{ope}нoесo,цеpжaниетeтpaэ.цpoвAloц и oкгaэдpoвAloo.Бьrлo oбнapyжeнo, Чтo шиpинa зaпpещеннoй зoнЬI Alzoз B зaBисимoсTи oT eгoкpисTaллическoй мoдификaции изMeIшrтся гЛaвным oбpaзoм зa оЧeт сMещrни,t .цHaзoнЬIПpи эToМ пoкaзaнo, чToщoвo.циМocти. Cмещeние пoToлкa BaJIeнтнoйзoны нeзнaЧI4тельнo.пoлo)кениr днa зoны ПpoBoдимoстиB Alzoз oпpr.цrJUIетсяпеpeнoсoм эффеКгиBнoгo зapЯДaМe)к.цyaToluaмиaЛtoМинияи кислopoдa,кoтopьrйнaпpямylo зaвисиToт симМrTpии ol9y)кенияaтoluaaлюминия B сTpyкType.B тpeтьей чaсTП тpетьeй гЛaBЬI изyЧены сTporниe и пpoтяжeннoотЬ межфaзoвoйlpaницы TiN/Al2o3 c пoМoщЬюpoнтгeнoBскoйспекгpocкoпии пoгЛoщеtIиJIс испoлЬзoBaниеМpaзнoпoJlЯpизoBal{нoгoсиttxpoтрoннoгo излr{eния |4 фoтoэлeкгpoннoй cпеКгpoскoПиивыcoкиxэнеpгий.

ocнoвнoйцeлЬю былoвЬшснениe пpиpo.цы диПoЛЬнoгo слoя'oбpaзyroшегoся цpи ПepеpaсцpедеЛениикисЛopo.цaнa гpaницe TiN/Alzoз и влиJIIoщeгoнaBeЛичиt{yэффекгивнoйpaбoты BыxoДa.Cистемa TiN/Alzoз былa изщeнa кaк оo стopoны пЛенки y-Al2o3, тaк и сo cтopoнЬIэлeктpoдa TiN. oбнapyженo обpaзoвaниe кислopoдных вaкaнcий в 7-Al2o3 BолoдсTBиeсocтoяний,взaимoдeйстBия c TiN, пpи этoм BьUIBЛeнaщeиI\'yщeстBеннzuropиe}ITaцI,r,IсBязaнныx с кислopoдHыми BaкaнсиJ{Ми,пpичeN{,цaннoeнaпpaBЛениеПapaлЛелЬнoплoскocтиплeнки Y-Alzoз.

Пpи исследoBaнии мeжфaзoвoй гpaницьl чepез элещpo,ц TN oбнapy)кeнooбpaзoвaниe МoЛeкyляpнoгoaзoтa BслrдcтBиr зaMeщения чaсти aToМoB aзoтa кислopoдoМ.Устaнoвлeнo' ЧTo пpи эToМ пpoисxo.цитискa}кениeoКгaэ.цpическoйсиММeTpииTeTpaэдpoBTiNь.non щеиMyщrсTBrннoBдoлЬ нeкoTopoгo BЬIделeннoгo нaщaBлeния|4 .цaннoенaпpaBлeHиeopиeнтиpoBaнoпoд нeкoTopыМ oсTpЬIмyглol{ к интеpфейсy TiN/y-Al2o3. Teмс{llvlЬIмycтaнoBЛrнo' Чтo зa измeнeниeэффeКгивнoйpaбoтЬIBыхo,цaoTBеTстBrннoискaжение*5-cиММeтpии стpyКгypныx е.циницэлeкгpoДaTiN, a не oбpaзoвaниr кисЛopoдныx вaкaноий всTpyКгypеy-Al2o3 caМиx пo сeбё.'C пoмoщьlо рeЕггrlroBскoй фoтoэлектpoннoй спекгpoскoпии Bысoкиx энеpгий бьIлпpoвe.цeнпoслoйный aнaJIизфaзoвoгoсoсTaвaэЛrщpo,цaTiN.

Былo пo.цтBepxqцrнooкислениeэЛещpoдa TiN сo стopoны плeнки y-Al2o3 вслe.цстBиrBымЬIBaниякисЛopo.цaс oбpaзoвaниeмoксинlrгpидa Ti\o,.B зaIсJlючeHПи пpедcTaBлены oс}IoBIIыr BыBoды' сфopмyлщoBaнныe нa oснoBepeзyлЬтaтoB'IIoл)ДrI{}lыxB xoдe BЬIIIoлнениJIдиссrpTaциoннoйpaбoты.B целoм неoбxoдимo oTметlтгЬ'Чтo B paбoте .циссepтaнтoI\,IпoлyЧeнЬIBесЬМaкDкнЬIекaк oбщeфизичеcкий'тaк и пpaктичеcкийикгepeс.рrзyЛьтaты' щe.щстaBJIяющиеoбocнoвaннoсTЬ уI .цoстoвrprroсть пoЛrreнныxpезyлЬтaтoв oбeспечиBatoтсякopprктHoсTЬIопoстaнoвки зaдaЧ paбoты и исПoЛЬзoBaниeмМoщных сПещpocкoпиЧecкихМетo,цик B coчeтaнии с BьIсoким ypoBнeм oбopyлoBaшLtЯ'пoлнoстЬЮ сooтBeTсTByIoщeгoтrxникr сoBpeмeннoгo экспеpиМel{Ta.Hay.rныe пoлo)кrния и выBo.щы'сфopмyлиpoBaнныеBдисcеpTaции' не пpoтиBopeЧaT,цpyгдpyгy и сoглaсyloTcя с oбщепpизнaннЬIМифизи.reскимипoлo)кellиями уt pезyлЬтaTaми дpyгиx aBтopoB' пpe,цcтaвленныМи в oбщeдoсTyпныxистoчникax.Hayvнaязнaчи}loсTЬ пoлуreннЫx pезyлЬтaтoB сocToиT B ToМ' Чтo B xодеиссЛeдoвaнияB oдIIиx экспеpиМeнт:lJIьIlьIxyсЛoBияxбыли дoстoBepнoyстaнoBЛеньrфaктopы,oпpeДeJIЯIощиепoлo)кeHияпoтoлкa BЕшенгнoйзoны И ДIFlaзoны пpoBo.циMoсTиSio2 нa pa:!ныxэтaпaх мoдификaции егo сTpyКrypы' a тaкя(e TrxнoЛoгически Ba)кнЬIx кpисTaЛЛическиxмoдификaций oкоидa aЛюМиtlи,яo-Al2o3, y-Al2o3 и aм-Alzoз.