江苏省自然科学基金(BK2007130)
- 作品数：6 被引量：10H指数：2
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- 高k栅介质原子分辨率的电镜表征:研究进展和展望(英文)被引量：1
- 2009年
- 随着特征尺寸不断缩小,CMOS器件已步入纳米尺度范围,因此纳米尺度器件的结构表征变得尤为关键。完备的半导体器件结构分析,要求确定原子位置、局部化学元素组成及局域电子结构。高分辨(分析型)透射电镜及其显微分析技术,能够提供衍衬像(振幅衬度像)、高分辨像(相位衬度像)、选区电子衍射和会聚束电子衍射、X射线能谱(EDS)及电子能量损失谱(EELS)等分析手段,已作为半导体器件结构表征的基本工具。配有高角度环形暗场探测器的扫描透射电镜(STEM),因其像的强度近似正比于原子序数(Z)的平方,它可在原子尺度直接确定材料的结构和化学组成。利用Z-衬度像配合高分辨电子能量损失谱技术,可确定新型CMOS堆垛层中的界面结构、界面及界面附近的元素分布及化学环境。近年来新开发的球差校正器使得HRTEM/STEM的分辨率得到革命性提高(空间分辨率优于0.08 nm,能量分辨率优于0.2 eV),在亚埃尺度上实现单个纳米器件的结构表征。装备球差校正器的新一代HRTEM和STEM,使得高k栅介质材料的研究进入一个新时代。本文首先介绍了原子分辨率电镜(HRTEM和STEM)的基本原理和关键特征,对相关高分辨谱分析技术(如EDS和EELS)加以比较;然后综述了HRTEM/STEM在高k栅介质材料(如铪基氧化物、稀土氧化物和外延钙钛矿结构氧化物)结构表征方面的最新进展;最后对亚埃分辨率高k栅介质材料的结构表征进行了展望。
- 朱信华朱健民刘治国闵乃本
- 关键词：HRTEMSTEM
- BaTiO_3铁电纳米膜制备及物性和微结构表征被引量：2
- 2009年
- 采用脉冲激光淀积法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上(膜版孔径平均尺寸20nm,内生长Pt纳米线作为底电极一部分)制备了BaTiO3铁电纳米膜,并对其物性(铁电和介电性能)和微结构进行了表征。结果表明厚度170nm BaTiO3铁电膜的介电常数,随着测量频率的增加(103Hz至106Hz),从400缓慢下降到350;介电损耗在低频区域(103～105Hz)从0.029缓慢增加到0.036,而在高频率区域(>105Hz)后,则迅速增加到0.07。这是由于BaTiO3铁电薄膜的介电驰豫极化引起的。电滞回线测量结果表明,该薄膜的剩余极化强度为17μC/cm2,矫顽场强为175kV/cm。剖面扫描透射电子显微镜(STEM)图像表明,BaTiO3纳米铁电薄膜与底电极Pt纳米线直接相连接,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。选区电子衍射图和高分辨电子显微像均表明BaTiO3铁电薄膜具有钙钛矿型结构。在BaTiO3纳米铁电薄膜退火晶化处理后,部分Pt纳米线的再生长导致顶端出现分枝展宽现象。为了兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布和BaTiO3纳米薄膜结晶度,合适的退火温度是制备工艺过程的关键因素。
- 朱信华朱健民刘治国闵乃本
- 关键词：BATIO3微结构
- 水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响及其原子尺度表面结构被引量：2
- 2009年
- 本文报道了水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响，尤其是其原子尺度的表面结构。研究结果表明，Ba/Ti摩尔比较大的前驱体溶液中，易获得立方状大尺寸（～260nm）的BaTiO3纳米晶体；而采用乙二醇作为水热反应介质，可获得小尺寸弱圉聚的BaTiO3纳米晶（与纯水溶液或水-乙二醇的混合液相比较）。立方状或长方体状的BaTiO3纳米晶外表面被{100}晶面所包围，{110}晶面条纹与纳米晶体的边界相交呈45°角。在粗糙的BaTiO3纳米晶表面，常可观察到台面台阶扭折（terrace—ledge—kink）的表面结构，台面（terrace）和台阶（1edge）位于{100}晶面。由于表面结构的重构，{110}晶面通常被分解成由许多小的{100}晶面相连接而成的扭折结构。而在球状的BaTiO3纳米晶边缘，没有观察到表面台阶结构。
- 朱信华朱健民宋晔周舜华刘治国
- 铁电纳米结构的浸渍涂敷法制备和微结构STEM表征(英文)被引量：1
- 2008年
- 本文利用浸渍涂敷法在硅基多孔氧化铝模版介质(孔径20 nm^100 nm)上制备了Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电纳米结构,并利用扫描透射电子显微镜(STEM)观察了其表面形貌和剖面微结构。TEM像和X-射线能谱分析结果表明在多孔氧化铝模版孔道内形成了PZT纳米结构,其横向尺寸可通过改变氧化铝模版的孔径来调节。采用浸渍涂敷法可使PZT溶液贯穿整个氧化铝纳米孔道,在其内壁形成PZT涂层,厚度为4 nm^15 nm。氧化铝纳米孔道内的黑色TEM衬度线证实了PZT涂层的存在,其存在方式为连续介质型或离散的晶粒形状。平面STEM像显示PZT纳米结构具有椭球状形貌,这可能是由氧化铝纳米孔道的局部扭曲或PZT溶液在退火过程中的收缩引起的。在硅基多孔氧化铝模版介质上采用浸渍涂敷法制备的PZT有序纳米结构,在将来三维结构的非挥发性铁电存储器方面具有十分诱人的应用前景。
- 朱信华朱健民周舜华刘治国
- 关键词：PZTSTEM
- PZT纳米铁电薄膜的生长行为和介电性能及微结构
- 2008年
- 采用溶胶-凝胶(sol-gel)自旋涂敷法在Si(100)基多孔氧化铝模版介质上制备了Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)纳米铁电薄膜(厚度25nm)。利用电化学方法在多孔氧化铝模版孔道内(孔径25nm)生长Au纳米线,作为底电极一部分。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及场发射透射电镜(FE-TEM)对PZT纳米铁电薄膜的生长行为、表面形貌和微结构进行了研究。XRD谱图表明PZT纳米铁电薄膜具有(111)择优取向;SEM像显示PZT纳米铁电薄膜结构致密,晶粒呈椭球状,平均尺寸为22nm。剖面TEM像证实PZT纳米铁电薄膜与Au纳米线直接接触,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲;部分Au纳米线顶端出现分枝展宽现象。介电谱表明PZT纳米铁电薄膜的介电常数在低频区域(频率小于104Hz)从760迅速下降到100,然后基本保持在100,直至测量频率升高到106Hz。低频区域内介电常数的迅速下降是由于空间电荷极化机制所致;介电损耗在4000Hz附近出现峰值(来源于空间电荷的共振吸收)也证实了空间电荷极化机制的存在。
- 朱信华朱健民周舜华刘治国闵乃本
- 关键词：介电性能微结构
- 纳米结构PZT铁电膜的制备及其表征被引量：5
- 2010年
- 采用溶胶-凝胶(sol-gel)自旋涂敷法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上(膜版孔径尺寸20～100nm,内生长金属纳米线作为底电极一部分)制备Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)纳米结构铁电膜,并对其介电、铁电性能及微结构进行了表征。介电测量结果表明,厚度25nm的PZT铁电膜,其介电常数在低频区域(频率<104Hz)从860迅速下降到100,然后保持在100左右,直至测量频率升高到106Hz。低频区域的介电常数迅速下降是由空间电荷极化所致,它与薄膜和电极之间聚集的界面空间电荷密切相关,尤其是在薄膜与Au纳米线的弯曲界面处。介电损耗在4000Hz附近出现峰值,它来源于空间电荷的共振吸收效应。电滞回线测量结果表明,厚度为100nm的PZT铁电膜,其剩余极化强度为50μC/cm2,矫顽场强为500kV/cm。剖面透射电镜(TEM)像表明PZT纳米铁电膜与底电极(金属纳米线)直接相接触,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。在PZT纳米铁电薄膜后退火处理后,发现部分Au金属纳米线顶端出现分枝展宽现象;而改用Pt纳米线后可有效抑制这种现象。为兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布及PZT纳米膜的结晶度,选择合适的退火温度是制备工艺中的关键因素。
- 朱信华宋晔杭启明朱健民周舜华刘治国
- 关键词：PZT
