Defects in High-k Gate Dielectric Stacks pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Gusev, Evgeni (EDT)

出品人:

頁數:492

译者:

出版時間:

價格:99

裝幀:Pap

isbn號碼:9781402043666

叢書系列:

圖書標籤:

• High-k dielectrics
• Gate stacks
• Defects
• Material science
• Semiconductor devices
• Thin films
• Electrical properties
• Reliability
• Characterization
• VLSI

突破性視角：納米材料科學與界麵工程的前沿探索 本書旨在為材料科學傢、半導體工程師以及高級研究人員提供一個全麵、深入的視角，聚焦於當前微電子技術前沿——新型二維（2D）材料和復雜異質結結構的製備、錶徵及其潛在應用。本書避免瞭對傳統矽基介電材料的深入探討，而是將研究重點轉嚮瞭那些正在重新定義下一代器件性能極限的尖端技術領域。 全書共分六個部分，構建瞭一個從基礎理論到實際應用的完整知識體係。 --- 第一部分：超薄異質結的構築原理與精確控製 本部分深入探討瞭原子層級沉積（ALD）和分子束外延（MBE）技術在構築無序/有序過渡金屬硫化物（TMDs）異質結中的最新進展。 第一章：範德華力驅動的層級自組裝 本章詳細分析瞭二維材料（如MoS₂, WSe₂）在不同襯底上的初始成核機製，重點關注範德華相互作用如何影響薄膜的晶體取嚮和缺陷密度。我們引入瞭“應力弛豫模型”，解釋瞭在極小厚度下，由於錶麵能和界麵能的競爭所導緻的相變。內容包括： 界麵能的量化分析： 使用密度泛函理論（DFT）計算不同晶麵之間的結閤能，預測穩定堆疊結構。 晶界工程： 探討如何通過控製生長溫度和反應氣體比例，最小化邊緣缺陷和位錯，實現準單晶薄膜的製備。 多層異質結的自修正效應： 研究在連續生長過程中，後續層如何“修復”底層界麵不平整性的現象及其物理機製。 第二章：高精度界麵修飾技術 本章聚焦於在不破壞底層結構的前提下，對界麵進行化學或物理調控的方法。關鍵技術包括： 等離子體輔助原子層刻蝕（ALE）： 探討如何實現亞納米級的精確厚度剝離和錶麵活化，為後續的界麵接枝做準備。 錶麵能鈍化策略： 介紹利用有機分子或無機前驅物對裸露的二維材料邊緣進行選擇性官能團化的方法，以改善接觸電阻和環境穩定性。 原位錶徵： 介紹如何結閤高真空環境下的X射綫光電子能譜（XPS）和反射高能電子衍射（RHEED）來實時監控界麵化學態的變化。 --- 第二部分：新型二維半導體材料的電子特性 本部分跳齣瞭傳統半導體材料的範疇，專注於探索和優化下一代晶體管核心材料的內在電子性能。 第三章：拓撲絕緣體/二維材料的電子耦閤 本章分析瞭將拓撲絕緣體（如Bi₂Se₃）與傳統二維半導體結閤所産生的獨特電子行為。重點討論瞭自鏇-軌道耦閤如何影響載流子的輸運特性。 界麵狄拉剋錐的調控： 闡述瞭通過電場或應變工程，如何精確移動和重塑界麵處的狄拉剋點，實現低功耗的電荷開關。 非局域輸運研究： 實驗性地揭示瞭在短溝道器件中，由拓撲保護態介導的非局域電流傳輸機製。 第四章：超寬禁帶氧化物的量子限製效應 本章探討瞭如超薄SnO₂和ZnO薄膜在量子限域下的載流子遷移率和陷阱態密度。 陷阱能級譜分析： 采用深度能級瞬態光譜（DLTS）技術，精確繪製瞭不同生長條件下的缺陷能級分布圖，並將其與晶格振動（聲子散射）聯係起來。 高頻響應優化： 討論瞭如何通過摻雜（如Ga摻雜SnO₂）來抬升費米能級，從而將材料的有效電荷輸運限製在接近導帶底部的無缺陷區域，提高器件的截止頻率。 --- 第三部分：高能效憶阻器與量子存儲單元 本書的第三部分將目光投嚮瞭存儲技術，重點研究基於新穎界麵效應的非易失性器件。 第五章：界麵電荷轉移誘導的憶阻效應 本章詳細介紹瞭利用不同功函數金屬與二維材料接觸時産生的內建電勢，實現可調控的電阻切換（RRAM）機製。 憶阻窗口的穩定性： 闡述瞭如何通過引入穩定的離子導體層（如摻雜HfO₂），將憶阻開關機製從容易退化的電荷陷阱主導，轉嚮更穩定的界麵極化機製。 多比特存儲潛力： 基於界麵的電荷捕獲和釋放動力學分析，探討如何實現超過兩個穩定電阻態的調製。 第六章：隧道結中的量子隧穿調控 本章專注於超薄勢壘隧道結的研究，特彆是針對費米能級可調諧的勢壘材料。 不對稱勢壘的構建： 分析瞭在金屬/絕緣體/半導體（MIS）結構中，如何利用ALD技術精確控製勢壘高度，以實現單嚮導電特性。 零偏置隧穿電流的優化： 研究瞭通過錶麵化學改性降低肖特基勢壘高度對低功耗傳感器的影響。 --- 第四部分：先進錶徵技術在界麵分析中的應用 本部分係統迴顧瞭用於解析復雜異質結界麵化學、結構和電學性質的尖端分析工具。 第七章：透射電子顯微鏡（TEM）的高分辨成像技術 本書強調瞭分析層間結構的關鍵技術，特彆是針對易受電子束損傷的有機/無機界麵。 低劑量高角度環形暗場（HAADF-STEM）： 介紹如何通過優化加速電壓和采集參數，實現對輕元素（如鋰、氧）的原子序數敏感成像，並用於確定界麵間的原子錯位。 電子能量損失譜（EELS）的化學態分析： 重點講解瞭如何利用L/M邊吸收譜的形狀變化，區分金屬在不同氧化態下（如Ti³⁺與Ti⁴⁺）的分布，從而定位電荷轉移中心。 第八章：同步輻射技術揭示的動態過程 本章側重於利用同步輻射光源進行的時間分辨和空間分辨研究。 光激發下的載流子壽命測量： 介紹基於超快X射綫吸收譜（XAS）技術，如何追蹤光注入載流子從吸收、弛豫到最終復閤的納秒級過程。 原位應力監測： 探討X射綫衍射（XRD）在器件工作溫度變化下，實時監測薄膜內部殘餘應力演變的方法。 --- 第五部分：麵嚮高頻器件的介質層集成 本書的第五部分將研究重點轉嚮瞭需要高耐壓、低損耗介質層的射頻（RF）和毫米波應用。 第九章：高介電常數材料的亞納米薄膜沉積 本章專門討論HfO₂、ZrO₂以外的下一代高k材料，例如高熵氧化物（HEOs）。 隨機閤金模型的構建： 探討如何通過混閤多種金屬陽離子來工程化材料的晶體結構和介電響應，實現介電常數的定製化。 介電擊穿的物理限製： 基於隧道電流模型（Fowler-Nordheim和Poole-Frenkel機製）分析，解釋在極薄膜下，界麵粗糙度和本徵缺陷對擊穿場強的決定性影響。 第十章：雙柵結構中的電荷陷阱和可靠性評估 在雙柵場效應晶體管（DG-FET）中，界麵可靠性至關重要。 疲勞測試與捕獲/釋放動力學： 介紹如何通過交變電場測試，量化電荷捕獲的速率，並建立與氧化物晶格缺陷的關聯。 長期可靠性預測： 引入基於加速老化模型的壽命預測框架，用於評估在高電場應力下器件性能漂移的風險。 --- 第六部分：未來方嚮與跨學科集成 第十一章：柔性電子中的界麵兼容性挑戰 本章探討瞭在聚閤物基底上製備高性能、高穩定性的薄膜器件所麵臨的特有挑戰。 機械形變下的電學性能保持： 分析瞭彎麯半徑變化對薄膜應變分布的影響，以及如何利用應變工程來維持電子遷移率。 低溫原子層沉積的優化： 針對熱敏感基底，研究瞭低溫（低於150°C）ALD工藝中，如何通過等離子體增強來維持高薄膜質量。 第十二章：集成光電子學中的新界麵 本章展望瞭二維材料與無機半導體（如GaAs, InP）雜化集成在光電器件中的潛力。 異質結的光吸收增強： 研究瞭通過能帶匹配設計，實現光子在特定界麵處的有效分離和載流子注入。 載流子傳輸的界麵勢壘管理： 重點討論瞭如何通過精確控製生長參數，降低異質界麵處的界麵態密度，減少光生載流子的復閤損失。 全書的每一章都配有大量的實驗數據、高分辨率圖像和理論模型圖示，旨在為讀者提供一套嚴謹、前沿的材料工程與器件物理研究工具集。

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