Details

Работа посвящена исследованию тонких слоев фторидов, выращенных на подложках Si(111) методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Эпитаксиальные слои фторидов являются перспективным материалом в качестве подзатворного диэлектрика в МДП-транзисторах нового поколения, с каналом из 2D-материала. Целью работы является изучение механизмов роста фторидов (CaF2, MgxCa1-xF2) на кремнии (111) и измерение электрофизических характеристик структур Au/2 нм CaF2/n-Si(111). В работе использовались экспериментальные методики: дифракция быстрых электронов, атомно-силовая микроскопия, измерение вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик. Было показано, что оптимальной температурой для роста CaF2 с эпитаксиальным соотношением типа-А является 150 – 300°С. MgF2 является поверхностно-активным веществом, который способствует послойному росту CaF2, что, предполагается, может привести к уменьшению флуктуаций толщины пленок, которая является особенно важным параметром для туннельно-тонких слоев. Токи утечки лучших образцов удовлетворяют современным требованиям для приборов с низким потреблением мощности, а вольт-фарадные характеристики согласуются с ожидаемыми на данной стадии работы. Для анализа, обработки и визуализации числовых данных использовались: программно-математическое обеспечение SciDavis и специализированные библиотеки (numpy, pandas, matplotlib, seaborn) для языка программирования Python.

The work is devoted to the study of thin fluoride layers grown on Si(111) substrates by molecular beam epitaxy. Epitaxial fluorides is a promising material as a gate dielectric in new generation MIS-transistors, with a channel made of 2D-material. The aim of this work is to study the mechanisms of fluoride growth (CaF2, MgxCa1-xF2) on silicon (111) and to measure the electrophysical characteristics of Au/2 nm CaF2/n-Si(111) structures. The following experimental techniques were used in the work: reflection high-energy electron diffraction, atomic force microscopy, measurement of voltage-current and voltage-capacitance characteristics. It has been shown that the optimal temperature for the growth of CaF2 with the epitaxial type-A relationship is 150-300°C. MgF2 is a surfactant that promotes the layer-by-layer CaF2 growth, which, is expected to a decrease thickness film fluctuations, which is a particularly important parameter for tunnel-thin layers. The leakage currents of the best samples meet modern requirements for devices with low power consumption, and the voltage-capacitance characteristics are consistent with those expected at this stage of work. For the analysis, processing and visualization of numerical data, SciDAVis software and specialized libraries (numpy, pandas, matplotlib, seaborn) for the Python programming language were used.