Thermal behavior of the microstructure and the electrical properties of magnetron-sputtered high-k titanium silicate thin films
Notice bibliographique
Résumé
We report on the high-temperature stability of high-dielectric-constant (high-k) titanium silicate (Ti0.5Si0.5O2) thin films deposited by means of a magnetron sputtering process. We have investigated the effect of substrate deposition temperature Td (in the 20–600°C range) and postdeposition annealing temperature Ta (in the 200–800°C range) on the electrical, microstructural, and optical properties of the films. The Ti-silicate films grown at room temperature were found to exhibit a combination of excellent electrical properties, including a k-value of 16.5, a leakage current as low as 3nA at 1MV∕cm, and a dissipation factor tan(δ)<0.01. On the other hand, when the processing temperature (Td or Ta) is ⩾300°C, the leakage current of the films is found to degrade progressively. The x-ray diffraction, Raman spectroscopy, and transmission electron microscopy characterizations have shown that the Ti-silicate films exhibit an amorphous microstructure up to a temperature of about 600°C. For higher temperatures, (i.e., Td of 600°C or a Ta⩾700°C) some anatase TiO2 nanocrystallites (in the 1.5–5nm size range) formation is evidenced. This TiO2 nanocrystallite precipitation results from a thermally induced phase segregation of TiO2-rich and SiO2-rich environments, which is shown to be initiated at rather low processing temperatures. This progressive phase segregation, which leads to the precipitation of a low band gap and leaky TiO2-rich phase in the films, is believed to be at the origin of the observed degradation of the leakage current of the Ti-silicate films with increasing temperatures (Td or Ta).
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».