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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 9/2018

10.02.2018

Interfacial and electrical characteristics of tetragonal HfO2/Al2O3 multilayer grown on AlGaN/GaN

verfasst von: Duo Cao, Feng Liu, Xi Shi, Hui Shi, Li Zheng, Lingyan Shen, Xinhong Cheng, Yuehui Yu, Xiaolong Li, Wangzhou Shi

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 9/2018

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Abstract

We report the study of HfO2/Al2O3 multilayer (HAOM) that is deposited on AlGaN/GaN heterostructure by plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD). The properties and passivation effect of HAOM, sole Al2O3 and HfO2 films were investigated. After high-temperature rapid thermal annealing (RTA) of 850 °C, the formation of tetragonal phase in HAOM is presented. Al incorporates into HfO2 layers during RTA, which facilitates the formation of tetragonal HfO2. The HAOM film reveals an effective dielectric constant of ~ 30.2, a critical electric field of 7.6 MV/cm and leakage of only 6.8 × 10−4 mA/cm2 at gate bias of |Vg − Vfb| = 10 V. The HAOM insulating layer is shown to be effective in suppressing leakage current. In particular, the HAOM MIS diode current is reduced by both 6 orders of magnitude at negative bias of − 10 V and forward bias of 1.5 V compared with a conventional Schottky diode.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Y. Kobayashi, K. Kumakura, T. Akasaka, T. Makimoto, Nature 484, 223–227 (2012)CrossRef Y. Kobayashi, K. Kumakura, T. Akasaka, T. Makimoto, Nature 484, 223–227 (2012)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat S.B. -Driad, H. Maher, N. Defrance, V. Hoel, J.-C. De Jaeger, M. Renvoise, P. Frijlink, IEEE Electron Device Lett. 34, 36–38 (2013)CrossRef S.B. -Driad, H. Maher, N. Defrance, V. Hoel, J.-C. De Jaeger, M. Renvoise, P. Frijlink, IEEE Electron Device Lett. 34, 36–38 (2013)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat L. Shi, S. Feng, Y. Zhang, B. Shi, K. Liu, IEEE Electron Device Lett. 36, 321 (2015)CrossRef L. Shi, S. Feng, Y. Zhang, B. Shi, K. Liu, IEEE Electron Device Lett. 36, 321 (2015)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat D.J. Meyer, R. Bass, D.S. Katzer, D.A. Deen, S.C. Binari, K.M. Daniels, C.R. Eddy Jr., Solid-State Electron. 54, 1098–1104 (2010)CrossRef D.J. Meyer, R. Bass, D.S. Katzer, D.A. Deen, S.C. Binari, K.M. Daniels, C.R. Eddy Jr., Solid-State Electron. 54, 1098–1104 (2010)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat G.H. Jessen, R.C. Fitch, J.K. Gillespie, G. Via, A. Crespo, D. Langley, D.J. Denninghoff, M. Trejo, E.R. Heller, IEEE Trans. Electron Devices 54, 2589–2597 (2007)CrossRef G.H. Jessen, R.C. Fitch, J.K. Gillespie, G. Via, A. Crespo, D. Langley, D.J. Denninghoff, M. Trejo, E.R. Heller, IEEE Trans. Electron Devices 54, 2589–2597 (2007)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat H.B. Profijt, S.E. Potts, M.C.M. van de Sanden, W.M.M. Kessels, J. Vac. Sci. Technol. A 29, 050801 (2011)CrossRef H.B. Profijt, S.E. Potts, M.C.M. van de Sanden, W.M.M. Kessels, J. Vac. Sci. Technol. A 29, 050801 (2011)CrossRef
7.
8.
Zurück zum Zitat J.W. Liu, M.Y. Liao, M. Imura, H. Oosato, E. Watanabe, A. Tanaka, H. Iwai, Y. Koide, J. Appl. Phys. 114, 084108 (2013)CrossRef J.W. Liu, M.Y. Liao, M. Imura, H. Oosato, E. Watanabe, A. Tanaka, H. Iwai, Y. Koide, J. Appl. Phys. 114, 084108 (2013)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat I.S. Jeon, J. Park, D. Eom, C.S. Hwang, H.J. Kim, C.J. Park, H.Y. Cho, J.-H. Lee, N.-I. Lee, H.-K. Kang, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 1222 (2003)CrossRef I.S. Jeon, J. Park, D. Eom, C.S. Hwang, H.J. Kim, C.J. Park, H.Y. Cho, J.-H. Lee, N.-I. Lee, H.-K. Kang, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 1222 (2003)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat C. Liu, E.F. Chor, L.S. Tan, Semicond. Sci. Technol. 22, 522–527 (2007)CrossRef C. Liu, E.F. Chor, L.S. Tan, Semicond. Sci. Technol. 22, 522–527 (2007)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat K.K. Curreem, P.F. Lee, K.S. Wong, J.Y. Dai, M.J. Zhou, J. Wang, Q. Li, Appl. Phys. Lett. 88, 182905 (2006)CrossRef K.K. Curreem, P.F. Lee, K.S. Wong, J.Y. Dai, M.J. Zhou, J. Wang, Q. Li, Appl. Phys. Lett. 88, 182905 (2006)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat M.-H. Cho, Y.S. Roh, C.N. Whang, K. Jeong, H.J. Choi, S.W. Nam, D.-H. Ko, J.H. Lee, N.I. Lee, K. Fujihara, Appl. Phys. Lett. 81, 1071 (2002)CrossRef M.-H. Cho, Y.S. Roh, C.N. Whang, K. Jeong, H.J. Choi, S.W. Nam, D.-H. Ko, J.H. Lee, N.I. Lee, K. Fujihara, Appl. Phys. Lett. 81, 1071 (2002)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat C. Martínez-Domingo, X. Saura, A. Conde, D. Jiménez, E. Miranda, J.M. Rafí, F. Campabadal, J. Suñé, Microelectron. Eng. 88, 1380–1383 (2011)CrossRef C. Martínez-Domingo, X. Saura, A. Conde, D. Jiménez, E. Miranda, J.M. Rafí, F. Campabadal, J. Suñé, Microelectron. Eng. 88, 1380–1383 (2011)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat C.-K. Lee, E. Cho, H.-S. Lee, C.S. Hwang, S. Han, Phys. Rev. B 78, 012102 (2008)CrossRef C.-K. Lee, E. Cho, H.-S. Lee, C.S. Hwang, S. Han, Phys. Rev. B 78, 012102 (2008)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat D. Cao, X. Cheng, Y. Yu, X. Li, C. Liu, D. Shen, S. Mändl, Appl. Phys. Lett. 103, 081607 (2013)CrossRef D. Cao, X. Cheng, Y. Yu, X. Li, C. Liu, D. Shen, S. Mändl, Appl. Phys. Lett. 103, 081607 (2013)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat P. Tsipas, S.N. Volkos, A. Sotiropoulos, S.F. Galata, Appl. Phys. Lett. 93, 082904 (2008)CrossRef P. Tsipas, S.N. Volkos, A. Sotiropoulos, S.F. Galata, Appl. Phys. Lett. 93, 082904 (2008)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat D.-Y. Cho, T.J. Park, K.D. Na, J.H. Kim, C.S. Hwang, Phys. Rev. B 78, 132102 (2008)CrossRef D.-Y. Cho, T.J. Park, K.D. Na, J.H. Kim, C.S. Hwang, Phys. Rev. B 78, 132102 (2008)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat T.S. Böscke, J. Müller, D. Bräuhaus, U. Schröder, U. Böttger, Appl. Phys. Lett. 99, 102903 (2011)CrossRef T.S. Böscke, J. Müller, D. Bräuhaus, U. Schröder, U. Böttger, Appl. Phys. Lett. 99, 102903 (2011)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat D.-Y. Cho, H.S. Jung, H.-H. Yu, J.H. Yoon, H.K. Kim, S.Y. Lee, S.H. Jeon, S. Han, J.H. Kim, T.J. Park, B.-G. Park, C.S. Hwang, Chem. Mater. 24, 3534–3543 (2012)CrossRef D.-Y. Cho, H.S. Jung, H.-H. Yu, J.H. Yoon, H.K. Kim, S.Y. Lee, S.H. Jeon, S. Han, J.H. Kim, T.J. Park, B.-G. Park, C.S. Hwang, Chem. Mater. 24, 3534–3543 (2012)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat E.E. Hoppe, C.R. Aita, M. Gajdardziska-Josifovska, Appl. Phys. Lett. 91, 203105 (2007)CrossRef E.E. Hoppe, C.R. Aita, M. Gajdardziska-Josifovska, Appl. Phys. Lett. 91, 203105 (2007)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat L. Shen, S. Heikman, B. Moran, R. Coffie, N.-Q. Zhang, D. Buttari, I.P. Smorchkova, S. Keller, S.P. DenBaars, U.K. Mishra, IEEE Electron Device Lett. 22, 457–459 (2001)CrossRef L. Shen, S. Heikman, B. Moran, R. Coffie, N.-Q. Zhang, D. Buttari, I.P. Smorchkova, S. Keller, S.P. DenBaars, U.K. Mishra, IEEE Electron Device Lett. 22, 457–459 (2001)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Y.C. Kong, Y.D. Zheng, C.H. Zhou, S.L. Gu, R. Zhang, P. Han, Y. Shi, R.L. Jiang, Appl. Phys. A 84, 95–98 (2006)CrossRef Y.C. Kong, Y.D. Zheng, C.H. Zhou, S.L. Gu, R. Zhang, P. Han, Y. Shi, R.L. Jiang, Appl. Phys. A 84, 95–98 (2006)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat G. Lucovsky, H. Seo, J.P. Long, K.-B. Chung, R. Vasic, M. Ulrich, Appl. Surf. Sci. 255, 6443–6450 (2009)CrossRef G. Lucovsky, H. Seo, J.P. Long, K.-B. Chung, R. Vasic, M. Ulrich, Appl. Surf. Sci. 255, 6443–6450 (2009)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat R. Suri, C.J. Kirkpatrick, D.J. Lichtenwalner, V. Misra, Appl. Phys. Lett. 96, 042903 (2010)CrossRef R. Suri, C.J. Kirkpatrick, D.J. Lichtenwalner, V. Misra, Appl. Phys. Lett. 96, 042903 (2010)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat H.Y. Yu, M.F. Li, B.J. Cho, C.C. Yeo, M.S. Joo, D.-L. Kwong, J.S. Pan, C.H. Ang, J.Z. Zheng, S. Ramanathan, Appl. Phys. Lett. 81, 376 (2002)CrossRef H.Y. Yu, M.F. Li, B.J. Cho, C.C. Yeo, M.S. Joo, D.-L. Kwong, J.S. Pan, C.H. Ang, J.Z. Zheng, S. Ramanathan, Appl. Phys. Lett. 81, 376 (2002)CrossRef
Metadaten
Titel
Interfacial and electrical characteristics of tetragonal HfO2/Al2O3 multilayer grown on AlGaN/GaN
verfasst von
Duo Cao
Feng Liu
Xi Shi
Hui Shi
Li Zheng
Lingyan Shen
Xinhong Cheng
Yuehui Yu
Xiaolong Li
Wangzhou Shi
Publikationsdatum
10.02.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 9/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-8757-1

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