铪基高k栅介质/钝化层/Ge堆栈结构设计、界面调控及其MOS器件性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51702003
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The introduction of the high-k gate dielectric will lead to the formation of the unstable interfacial layer between high k layer and the substrate, and reduction of the carrier mobility of channel material, which will degrade device performance. Focus on this problem, HfRO (R=Gd, Dy)/interface passivation layer/Ge gate stacks will be built in this study. The Al2O3 interface passivation layer will be introduced by using atomic layer deposition (ALD) technology. The precursor of Al2O3 with “self-cleaning” effect can improve the interfacial quality of interface between high-k layer and Ge substrate.The Ti capping layer between electrode and the gate dielectric layer will be introduced by using electron beam evaporation technology. The oxygen scanvenge effect of Ti can furtherly optimize the quality of the interface.Through experiments, the effect of the doping content of rare earth element R,the introduction of the Al2O3 passivation layer and Ti capping layer on the interfacial properties, thermal stability, band offset and the electrical properties of Ge-MOS will be studied systematically. Relation between interfacial reaction mechanism and electrical properties will be analyzed,the optimized fabricating parameters for preparation of gate stacks will be determined. This study of subject will provide theoretical and experimental basis for the development of ALD technology for preparation of a new type of high-k gate stacks films with thermodynamical stability and Fermi level unpinning. It will provide the important scientific significance and practical value for the development of Ge-MOS.
高k栅介质的引入导致高k/Ge间不稳定界面层的生成和沟道载流子迁移率的退化,严重影响了Ge基MOS器件性能的提升。针对此关键问题,本项目提出构筑HfRO(R=Gd,Dy)/钝化层/Ge结构,采用原子层沉积(ALD)技术引入Al2O3钝化层,利用Al2O3前驱体对Ge的“自清洁”效应改善高k层与Ge衬底间界面质量;采用电子束蒸发技术在电极和栅介质间引入Ti盖帽层,利用Ti金属的“氧清除”效应进一步优化界面质量。通过研究稀土元素R掺杂量及Al2O3钝化层和Ti盖帽层的引入对Ge上HfRO/Al2O3叠层栅薄膜界面特性、热稳定性、能带偏移及Ge-MOS电学性能的影响,分析界面作用机制与电学性能的内在联系,确定栅介质薄膜最佳制备工艺参数。本课题的研究,将为发展ALD技术在Ge上实现热力学稳定、无费米能级钉扎的新型高k叠层栅提供理论和实验依据,对Ge-MOS的发展提供重要的理论及实验支持。

结项摘要

随着器件特征尺寸的缩小,沟道电场及其引发的散射不断增强,导致沟道载流子迁移率不断退化,器件性能受到严重影响,以应变硅为沟道的CMOS技术在速度和功耗方面将很难满足要求。本项目以获得实现高性能低功耗新型沟道材料MOS器件为导向,采用原子层沉积技术引入钝化层,利用原子层沉积金属前驱体的“自清洁”效应改善了高k层与衬底间界面质量。研究了稀土元素R掺杂及Al2O3钝化层的引入对HfRO/Al2O3叠层栅薄膜界面特性、热稳定性、能带偏移及MOS电学性能的影响,分析了界面作用机制与电学性能的内在联系,确定栅介质薄膜最佳制备工艺参数。项目执行期间,项目组成员系统开展了以下工作:(1)研究不同高k栅介质的制备、界面调控及MOS器件性能优化;(2)通过原子层沉积技术引入钝化层,成功实现了热力学稳定且无费米能级钉扎的新型高k栅介质/IPL/半导体叠层结构;(3)发展了高载流子迁移率沟道材料上稀土元素掺杂的Hf基薄膜制备技术,找出了满足未来栅介质材料要求的叠层材料。本课题的研究,为高性能新型MOSFET应用提供了理论和实验依据,有重要的科学意义和实用价值。在本项目的资助下,共发表17篇SCI论文,其中第一作者和通讯作者论文8篇。参加国内学术会议2次,申请相关发明专利3项(实审阶段)。指导研究生4名,同时为5名青年教师发展提供支持。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Facile fabrication of Ag/graphene oxide/TiO2 nanorod array as a powerful substrate for photocatalytic degradation and surface-enhanced Raman scattering detection
轻松制造银/氧化石墨烯/TiO2 纳米棒阵列作为光催化降解和表面增强拉曼散射检测的强大基底
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2019.03.084
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Yanfen;Zhang Miao;Yu Hai;Zuo Yong;Gao Juan;He Gang;Sun Zhaoqi
  • 通讯作者:
    Sun Zhaoqi
Ultrathin Al2O3 passivation layer-wrapped Ag@TiO2 nanorods by atomic layer deposition for enhanced photoelectrochemical performance
通过原子层沉积超薄 Al2O3 钝化层包裹 Ag@TiO2 纳米棒以增强光电化学性能
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2019.143971
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Gao Juan;Sun Xiaowei;Wang Yanfen;Li Yang;Li Xuechao;Chen Changzhao;Ni Jinbo
  • 通讯作者:
    Ni Jinbo
Physical mechanism of order between electric and magnetic dipoles in spoof plasmonic structures
欺骗等离子体结构中电偶极子和磁偶极子之间有序的物理机制
  • DOI:
    10.1364/ol.42.004521
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wu Hong-Wei;Han Yi-Zeng;Chen Hua-Jun;Zhou Yu;Li Xue-Chao;Gao Juan;Sheng Zong-Qiang
  • 通讯作者:
    Sheng Zong-Qiang
Facile fabrication of ZnO nanorods modified Fe3O4 nanoparticles with enhanced magnetic, photoelectrochemical and photocatalytic properties
轻松制备具有增强磁性、光电化学和光催化性能的 ZnO 纳米棒改性 Fe3O4 纳米颗粒
  • DOI:
    10.1016/j.optmat.2020.110608
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optical Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yanfen Wang;Juan Gao;Yin Liu;Mengting Li;Miao Zhang;Gang H
  • 通讯作者:
    Gang H
Facile synthesis of core-shell ZnO/Cu2O heterojunction with enhanced visible light-driven photocatalytic performance
轻松合成具有增强可见光驱动光催化性能的核壳ZnO/Cu2O异质结
  • DOI:
    10.1007/s10971-018-4786-8
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Sol-Gel Science and Technology
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Wang Yanfen;Gao Juan;Wang Xingzhi;Jin Liping;Fang Lulu;Zhang Miao;He Gang;Sun Zhaoqi
  • 通讯作者:
    Sun Zhaoqi

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其他文献

地铁联络通道冻结施工的热流固(THM)耦合分析
  • DOI:
    --
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    2013
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    --
  • 作者:
    高娟;冯梅梅;高乾
  • 通讯作者:
    高乾
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室旁核GABA(A)和GABA(B)受体对大鼠心脏交感传入反射的调节
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2020
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  • 通讯作者:
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    高平强
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    --
  • 作者:
    张人天;马娟娟;孙瑞峰;高娟;孙西欢;郭向红
  • 通讯作者:
    郭向红

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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