HfO_2/Ge(100)構造における光電子分光分析

摘要

化学溶液洗浄したGe（100）基板上に反応性電子ビーム（EB）蒸着により堆積した極薄HfO_2膜（膜厚2.1～5.4nm）を、基板温度550℃で超高真空中（～1.0x10~6pa）熱処理し、HfO_2膜中及び界面の化学結合状態及びエネルギーバンドアライメントを分析した。 その縮果、Hの2膜堆積時に、HfO_2膜中に～18at.程度のG8原子が拡散することが分った。 その後、超高真空中で熱処理（550℃）した場合、Ge原子は、最表面には存在しないものの、上層部では～30at．％程度、1nm以下の領域では、～10at．％程度存在することが分った。 01s光電子エネルギー損失スペクトルのしきい値エネルギーより、G亘100）基板上に堆積したHfO_2膜のバンドギャップ（Eg）は、2.1～5.4nmの膜厚領域において6．158V一定と求められた。 また、超高寅空中熱処理においてもEg値は変化しない。価電子帯スペクトルの波形分離結果から、HfO_2/Ge（100）界面の価電子帯不連続量は3．35eVと決定できた。