超高真空下La2O3/LaAlO3/Si界面电子结构的原位光电子能谱研究

该研究论文标题为"原位光电子能谱研究La2O3/LaAlO3/Si电子结构"，发表于2016年的《核电子学与探测技术》杂志第36卷第11期。研究团队由新疆大学物理科学与技术学院的高宝龙、买买提热夏提·买买提、亚森江·吾甫尔和阿布都艾则孜·阿布来提组成，他们专注于超高真空条件下的脉冲激光沉积技术，用于制备La2O3/LaAlO3/Si多层膜结构，并利用同步辐射光电子能谱来分析其界面电子结构。 研究发现，在沉积La2O3/LaAlO3/Si的过程中，LaAlO3层作为势垒层，其Al的2p峰在沉积和退火前后保持不变，这表明LaAlO3层在整个过程中的化学稳定性。另一方面，衬底硅的芯能级峰在沉积LaAlO3阶段没有变化，但随着La2O3薄膜的沉积和随后的退火处理，硅峰强度明显减弱。这表明硅与LaAlO3界面在一定程度上变得不稳定，La2O3的存在可能促使了硅的某种程度上的扩散。 光电子能谱数据揭示了O的1S芯能级峰是由不同氧化物薄膜层和反应物中的氧的杂化状态决定的，这为理解整个体系的电子行为提供了关键信息。研究者得出结论，LaAlO3层在阻止硅扩散方面起到了重要作用，这有助于维持电路的性能和稳定性。 这篇论文的重要贡献在于它深入探讨了在Si衬底上生长高电介质材料La2O3/LaAlO3时的界面行为，对于优化MOSFET中的栅极材料选择和提高器件性能具有重要意义。研究工作得到了国家自然科学基金的支持，显示出在纳米尺度下半导体材料设计与优化领域的前沿研究趋势。 该研究通过对La2O3/LaAlO3/Si复合结构的原位光电子能谱分析，揭示了关键界面特性，为高性能半导体器件的设计和制造提供了有价值的科学依据。