Оптические свойства тонких слоев HfxTi1-xO2 (1<x<1), полученных методом молекулярного наслаивания

Пленки HfxTi1-xO2 (0≤x≤1) являются перспективным high-k диэлектриком для КМОП-технологий исоздания оптоэлектронных систем фотоники. Комбинирование соотношения Hf:Ti в пленкепозволяет перестраивать значения диэлектрической проницаемости и ширины запрещенной зоны взависимости от концентрации Hf и Ti. Ввиду изовалентности Hf и Ti ожидается, что при допированиине должно возникать высокой концентрации вакансий кислорода, являющихся причиной токовутечки. Перспективы использования пленок HfxTi1-xO2 в оптоэлектронных приборах описаны в работе[1].Пленки HfxTi(1-x)O2 получены в данной работе методом молекулярного наслаивания на установкеSunale R-200 Picosun OY, Finland. В качестве предшественников использовались тетракис(этилметиламид) гафния (IV) [Hf(NC2H5CH3)4, общепринятое сокращение – TEMAH] и тетрахлоридтитана (IV) [TiCl4] в комбинации с парами H2O. Последовательное проведение циклов наслаиваниякомпонентов в заданном соотношении m/n (m, n - Hf, Ti-содержащие компоненты) получена серияпленок толщиной d~50 нм с соотношением m:n = 1:0, 1:5, 1:3, 1:1, 3:1, 5:1, 0:1 [2].Данные рентгеновской фотоэлектроннойспектроскопии (РФЭС) показывают, чтоотношение содержания элементов в пленкахблизко к отношению m/n (см. табл. 1).Дисперсионные зависимости показателяпреломления, n(E) и коэффициента экстинкцииk(E) пленок HfxTi(1-x)O2 рассчитывались поданным спектральной эллипсометрии. Дляэтого спектральные зависимостиэллипсометрических параметров Ψ(E) и Δ(E)измерялись на спектральном эллипсометре “ELLIPS-1991” в диапазоне энергий фотонов 1.12-4.96 эВ.Дальнейший расчет зависимостей n(E) и k(E) проводился в приближении модели однослойнойотражающей системы с использованием дисперсионной модели Таука-Лорентца [3].Эллипсометрические измерения и расчеты показали, что при величинах энергии фотона E < 3 эВисследованные в работе пленки TiO2, HfO2 и HfxTi(1-x)O2 могут рассматриваться как прозрачные, тогдакак при E > 3 эВ в пленках становится заметно поглощение света. Величины показателя преломления,n закономерно увеличиваются с увеличением содержания Ti в пленках в пределах 2.08-2.46 (см. табл.1). Оценка ширины запрещенной зоны, Eg из данных 2-х осцилляторной модели Таук-Лорентцапоказывает ее изменение в широких пределах от HfO2 (5.49 эВ) до TiO2 (3.32 эВ).