HfO{sub}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{sub}2膜（膜厚2.1～5.4nm）を、基板温度550℃で超高真空中(～1.0×10{sup}6 Pa)熱処理し、HfO{sub}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。 その結果、HfO{sub}2膜堆積時に、HfO{sub}2膜中に～18at.％程度のGe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、1 nm以下の領域では、～10at.％程度存在することが分った。 Ols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、Ge(100)基板上に堆積したHfO{sub}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6.15eV一定と求められた。 また、超高真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{sub}2/Ge(100)界面の価電子帯不連続量は3.35eVと決定できた。