Автореферат (1149413), страница 4
Текст из файла (страница 4)
6b).Surf.Plasmon 3/2Ti3+2p(TiN)Shake-Up(TiN)470465460455Surf.Plasmon1/2, 3/2st2nd bulk 1 bulkplasmon plasmonShake-UpShake-Up(TiOx)(TiN)510495480465Binding Energy (eV)Рис. 5a)450b) 60TiO2 (1.4 nm)100Normalized Intensity %Intensity (a.u.)oNormalized Intensity %Ti 2pTi4+,3+2p(TiNxOy)Ti4+2p(TiO2)Eh=3010 eVTiNxOy (0.9 nm)80TiN (6.6 nm)6040TiNTiNxOy (1.1 nm)TiO2TiNxOy20Al2O300Al2O3153045607590TiO2 (1.4 nm)50top TiNtopO40+x3020Sumy(0.9 nm)TiN (6.6 nm)TiNO(6.6nm)(1.1nm)bottom TiNxyAl2O31000153045607590Emission angle (deg.)Emission angle (deg.)Рис.
6Рис. 5 Экспериментальный Ti2p фотоэлектронный спектр (кружки) TiN/γ-Al2O3/Siобразца в области TiN электрода, измеренный при энергии возбуждения 3010 эВ и углеэмиссии 5°. Разложение выполнено с помощью программы CASA XPS, результирующаямодельная кривая показана красным. На вставке более подробно показана основная частьTi2p спектра.Рис. 6 (a) Экспериментальные (круги) и рассчитанные (кривые) с использованиемпятислойной модели значения интенсивностей фотоэлектронных пиков, отвечающихразличным слоям, образующих TiN/γ-Al2O3/Si образец, в зависимости от угла эмиссии(при фиксированной энергии возбуждения 3010 эВ). Представлен процентный вкладкаждого пика в общую суммарную интенсивность сигнала (сумма интенсивностейкаждого пика составляет 100%). На части (b) изображены теоретические зависимостиинтенсивности пика, отвечающего фотоэмиссии из верхнего (окисление со стороныатмосферы) и нижнего слоя TiNxOy (окисление со стороны γ-Al2O3), и результирующаясуммарная кривая.Основные выводы, сформулированные на основе результатов,полученных в ходе выполнения диссертационной работы, представлены взаключении.Основные результаты работы заключаются в следующем:Установлены закономерности формирования состояний валентной зоны изоны проводимости SiO2 при последовательной модификации егоструктуры за счет замещения части атомов кислорода метиловымигруппами и создания пористости.
Обнаружено, что:1.1Модификация структуры SiO2 не влияет на положение дна зоныпроводимости, а вызывает смещение потолка валентной зоны в сторонуменьших энергий связи.1.151.21.31.42.2.12.23.3.13.23.33.43.5Смещение потолка валентной зоны модифицированной структуры SiO 2обусловлено преимущественно изменением электроотрицательностиатомов ближайшего окружения кремния. Смещение потолка валентнойзоны из-за создания пористости незначительно.Окисление углерода (присутствие карбоксильных и карбонильныхгрупп) приводит к дополнительному смещению потолка валентной зоныв сторону меньших энергий связи.В зависимости от метода создания пористости в структуре ОСС могутприсутствоватьsp2углеродныекластеры(остаточныйпорообразователь).
Данным кластерам соответствует состояние взапрещенной зоне, обуславливающее токи утечки.Установлены закономерности формирования состояний валентной зоны изоны проводимости Al2O3 при изменении симметрии ближайшегоокружения атомов алюминия. Обнаружено, что:Определяющую роль в изменении ширины запрещенной зоны Al 2O3 взависимости от его кристаллической модификации играет смещение дназоны проводимости.
Смещение потолка валентной зоны незначительно.Положение дна зоны проводимости в Al2O3 определяется переносомэффективного заряда между атомами алюминия и кислорода, которыйнапрямую зависит от симметрии окружения атома алюминия вструктуре.С помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии высокихэнергий и рентгеновской спектроскопии поглощения при использованииразнополяризованного синхротронного излучения изучено формированиемежфазовой границы γ-Al2O3/TiN как со стороны γ-Al2O3, так и со стороныTiN. Получены следующие результаты:При нанесении металлического электрода (TiN) на изначальностехиометричную пленку γ-Al2O3 даже при сравнительно низкойтемпературе 300°-400° C образуется дефицит кислорода вприповерхностном слое γ-Al2O3.Причиной перераспределения кислорода на межфазовой границеявляется взаимодействие γ-Al2O3 и TiN: со стороны γ-Al2O3формируются кислородные вакансии, а со стороны TiN формируетсяоксинитрид TiNxOy, при этом формирование оксида TiO2 не происходит.Вследствие перераспределения кислорода на границе γ-Al2O3/TiNформируется дипольный слой, обусловленный замещением атомов азотакислородом в TiN и, как следствие, искажением октаэдрическойсимметрии окружения, характерной для TiN.Искажение октаэдров TiN6-nOn происходит преимущественно вдольопределенного выделенного направления, имеющего ненулевуюсоставляющую, перпендикулярную плоскости межфазовой границы.Для состояний, связанных с образованием кислородных вакансий вструктуре γ-Al2O3, характерна некоторая преимущественная ориентация,причем направление ориентации горизонтально (параллельно плоскостимежфазовой границы).
В этой связи образование кислородных вакансий16в γ-Al2O3 само по себе не может быть причиной образования дипольногослоя.Список литературы1. Guha, S. [и др.] Oxygen vacancies in high dielectric constant oxide-semiconductorfilms // Physical Review Letters.
- 2007. - 98. - С. 196101.2. Afanas’ev, V.V. [и др.] TiNx/HfO2 interface dipole induced by oxygen scavenging// Applied Physics Letters. - 2011. - 98. - C. 132901-132903.3. Pantisano, L. [и др.] Towards barrier height modulation in HfO2/TiN by oxygenscavenging – Dielectric defects or metal induced gap states? // MicroelectronicEngineering. - 2011.
- 88. - C. 1251-1254.4. Filatova, E.O. [и др.] Re-distribution of oxygen at the interface between γ‑Al2O3and TiN // Scientific Reports. - 2017. - 7. - C. 4541.5. Брытов, И.А. [и др.] Рентгеноспектральное исследование электронногостроения окислов кремния и алюминия // Физика твердого тела. - 1978. - 20. – C.664-667.6. Esaka, F. [и др.] Comparison of surface oxidation of titanium nitride and chromiumnitride films studied by X-ray absorption and photoelectron spectroscopy // Journal ofVacuum Science & Technology A.
- 1997. - 15. - C. 2521-2528.7. Filatova, E.O. [и др.] Soft X-ray reflectometry, hard X-ray photoelectronspectroscopy and transmission electron microscopy investigations of the internalstructure of TiO2(Ti)/SiO2/Si stacks // Science and Technology of Advanced Materials.- 2012. - 13. - C.
015001-015012.Список основных публикаций по теме диссертации1.2.3.4.5.6.7.Konashuk, A. Redistribution of valence and conduction band states depending onways of modification of SiO2 structure / A.S. Konashuk, E.O. Filatova // Phys.Chem. Chem. Phys. – 2017. – 19. – p. 26201-26209.Effect of deposition technique on chemical bonding and amount of porogenresidues in organosilicate glass / A.S. Konashuk [et al.] // Microelectron. Eng. –2017. – 178. – p. 209-212.Re-distribution of oxygen at the interface between γ-Al2O3 and TiN / E.O.Filatova [et.
al.] // Sci. Rep. – 2017. – 7. – p. 4541.Metallization-induced oxygen deficiency of γ-Al2O3 layers / E.O. Filatova [et al.]// J. Phys. Chem. C. – 2016. – 120. – p. 8979–8985.Filatova, E.O. Interpretation of the changing the band gap of Al2O3 depending onits crystalline form: connection with different local symmetries / E.O. Filatova,A.S. Konashuk // J. Phys. Chem. C. – 2015. – 119. – p. 20755−20761.Экспериментальное определение положения потолка валентной зоны в aAl2O3 и γ-Al2O3 / М.А. Конюшенко [и др.] // Письма в ЖТФ – 2015.
– 41. – с.8-15.Study of Al2O3 nanolayers synthesized onto porous SiO2 using X-ray reflectionspectroscopy / A.S. Konashuk [et al.] // Thin Solid Films. – 2013. – 534. – p.363-366..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
