面向高温应用的有机单分子层修饰金属氧化物半导体器件研究
介观与纳米尺度物理
2014-09-24 v1
摘要
我们报道了基于有机单分子层的金属氧化物半导体 (MOS) 器件的制备与特性。在 MOS 结构中，我们使用 1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷 (FOTS) 自组装单分子层替代传统的 SiO2 氧化层。该 MOS 器件通过溅射沉积和浸涂法等简单步骤制备而成。为了理解其在高温应用中的性能和效率，对该器件进行了不同温度的热处理。MOS 器件分别被加热至 150{\deg} C、350{\deg}C 和 550{\deg}C，发现其能带隙分别变化为 2.5 eV、3.0 eV 和 3.4eV。对于未加热样品，能带隙为 3.4 eV。结果表明，电荷迁移率 ({\mu})、能带隙和电阻等参数在热处理后均有所降低。热处理引起的能带隙变化显著影响了 I-V 特性和阻抗特性。我们观察到该 MOS 器件在 1V 至 3V 之间开始导通，并可持续导通至 20V。阻抗分析显示，加热至 350 {\deg}C 的器件表现出低阻抗，但进一步加热至 550{\deg}C 时阻抗开始增加。利用多介电能带图程序 (MEBDP)，我们研究了 MOS 结构、C-V 特性以及器件从 100K 到 600K 的温变行为。我们的实验工作和模拟研究证实，FOTS SAM 替代的 MOS 器件可用于高温应用。实验观测结果得到了模拟结果的良好支持。本研究表明，FOTS 有机单分子层是 MOS 和 MOSFET 中 SiO2 氧化层用于高温应用的有前景的替代品。
引用
@article{arxiv.1409.6401,
title = {Study Of Organic Monolayer Modified Metal Oxide Semiconductor Devices For High Temperature Applications},
author = {Rosilin George and U. Satheesh and J. Cyril Robinson Azariah and D. Devaprakasam},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.6401},
year = {2014}
}
备注
6 pages, 10figure, 4 tables, Institute of Smart Structures and Systems, ISSS2014 Proceedings