Straturi subtiri de HZO și AlN de inalta calitate obtinute prin tehnici compatibile industrial pentru o noua generatie de senzori si dispozitive electronice


Project Director: Dr. Besleaga Stan Cristina

Cod Proiect: PN-III-P1-1.1-TE-2019-0688

Director Proiect: Dr. Cristina Besleaga Stan

Tip Proiect: National

Programul de incadrare al Proiectului:  HUMAN RESOURCES, TE

Finantat de: Romanian National Authority for Scientific Research, UEFISCDI

Contractor: National Institute of Materials Physics

Status: In progress

Data Inceperii: 13 September, 2020

Data Finalizarii: 14 September, 2022

Proiectul urmareste identificarea (i) conditiilor optime pentru sinteza de straturi subtiri inalt- calitative de nitrura de aluminiu (AlN) si oxiz de hafniu si zirconiu (HZO) pe substraturi de arie mare prin Depunere chimica din faza de vapori (CVD) si Depunere de straturi atomice (ALD), si (ii) integrarea acestora in dispozitive electronice. Aceste doua materiale (AlN si HZO) sunt extrem de promitatoare pentru dezvoltarea unei noi generatii de dispozitive electronice high-tech, cum ar fi senzorii piroelectrici si tranzistorii cu efect de camp.

Membrii de echipa sunt:

  • Cristina Besleaga
  • Andrei Nitescu
  • Liliana Marinela Balescu
  • George Stan
  • Andra Georgia Boni
  • Mihaela Botea
  • Andrei Tomulescu
  • Andrei Cristian Kuncser
  • Florentina Neatu
  • In etapa I au fost realizate primele teste preliminare pentru obtinerea straturilor subtiri de HfO2 prin metoda ALD.

 

  • In etapa II a proiectului au fost dezvoltate procedurile de obtinere a filmelor subtiri de HZO si AlN prin ALD, respectiv CVD.

Utilizarea cu succes a tehnicilor ALD si CVD pentru depunerea acestor materiale reprezenta un evolutie importanta in domeniul stiintei materialelor, la nivel regional si național. Aceste tehnici sunt subdezvoltate în România, chiar daca si-au demonstrat avantajele extraordinare de dezvoltare si aplicabilitatea pentru producția la scara larga in SUA si Europa de Vest.

Filmele subtiri au fost fabricate prin ALD sau CVD utilizand echipamentul AnnealSys MC-050:

Filmele de HfO2 au cristalizat predominant in faza monoclinica, insa a fost indentificata, prin XRD cat si SAED, si prezenta fazei cristaline ortorombica. Filmele obtinute sunt piroelectrice iar masuratorile Capacitate-Tensiune au indicat ca acestea au proprietati semiconductoare si feroelectrice.

Filmele de AlN, depuse prin CVD, au o structura policristalina hexagonala. Acestea au o constanta dielectrica de ~12 si un camp de strapungere mai mare de 12 MV/cm. Straturile subtiri de AlN au fost integrate cu succes in senzori pirolectrici ce au fost testati la diferite temperaturi de functionare.

Pentru obtinerea filmelor de HZO au fost folositi urmatorii precursori: Tetrakis(etilmetilamido)hafniu(IV) si Tetrakis(etilmetilamido)zirconiu(IV) – surse pentru Hr si Zr.

Pentru obtinerea filmelor de AlN au fost folositi urmatorii percursori: Tri(dimetilamido)aluminiu(III) si NH3.

Analiza filmelor obtinute a fost realizata cu urmatoarele echipamente (metode): Rigaku SmartLab X-ray (XRD), JEM-ARM200F (JEOL) –HRTEM (TEM si SAED), J.A. Woollam Ellipsometer (optic), Keithley 4200 Semiconductor Analyzer, HP 4194A Impedance Analyzer (electrice), Jasco 6800-FV-BB (FTIR), Horiba LabRAM HR Evolution (Raman), NT-MDT SPM (AFM).

Obiective etapei au fost:

O1. Obtinerea filmelor de HZO prin metoda ALD si investigarea proprietatiilor lor fizice; grad de realizare  = 100 %.

  • Au fost obtinute filme de HZO prin metoda ALD. A fost testat impactul varierii toturor parametrilor de proces asupra caracteristicilor structurala, morfologice, optice si electrice.
  • Straturile obtinute au fost integrate in structuri de tip capacitor/MIS.
  • A fost pus in evidenta caracterul piroelectric si ferroelectric al filmelor de HfO2

O2. Obtinerea filmelor de AlN prin metoda CVD si investigarea proprietatiilor lor fizice; grad de realizare  = 100 %.

  • Au fost obtinute filme de AlN prin metoda CVD. Straturilor obtinute au fost caracterizate structural, morfologic, optic si electric.
  • Filmele fabricate au fost intregate in senzori piroelectrici ce au fost testati la diferite temperaturi.

O3. Diseminare: participarea primelor rezultate ale proiectului in minim o conferinta internationala tematica; grad de realizare  = 100 %.

  • In peroada 24 - 30 Septembrie a fost prezentata online lucrarea cu titlul „HfO2/AlN multilayer devices and their functional characterization”, autori: Andrei Nitescu, Cristina Besleaga, Georgia Andra Boni, Lucian Pintilie, la Conferinta Internationala ICPAM-13, eveniment ce a avut loc in Sant Feliu de Guixols, Spania.

PROJECTS/ PROIECTE NATIONALE


Back to top

Copyright © 2022 National Institute of Materials Physics. All Rights Reserved