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高介电常数HfAlO氧化物薄膜基电荷俘获型存储器件性能研究
1.引言
HfAlO氧化物薄膜作为半导体存储器件中的一种重要材料，其高介电常数、优良的绝缘性能以及较高的热稳定性已经引起广泛关注。由于其优异的性能，最近，研究人员开发了许多具有高电容密度和长器件寿命的HfAlO存储器件。在这样的背景下，本文研究了基于HfAlO氧化物薄膜的电荷俘获型存储器的性能，以期为今后半导体存储器的发展提供可靠的理论和实验基础。
2.实验方法
本文采用化学气相沉积的方法制备了HfAlO氧化物薄膜。沉积温度和气体流量的优化对于氧化物薄膜的性能至关重要。为了优化沉积过程，我们采用了响应面法，确定了最佳沉积条件，并制作出了HfAlO氧化物薄膜。
本文制备了基于HfAlO氧化物薄膜的电荷俘获型存储器，在此前提下，进行了存储器的特征研究。存储器的特性参数包括介电常数、电流-电压特性、电容-电压特性、时间依赖的电荷俘获和释放特性。
3.结果与讨论
3.1HfAlO氧化物薄膜性质
我们采用X射线衍射仪对制备的HfAlO氧化物薄膜进行了结构表征。结果显示，制备的HfAlO薄膜为非晶态结构。
接下来，我们分别对沉积温度和气体流量对HfAlO氧化物薄膜性能的影响进行了研究。试验结果显示，在750℃的沉积温度下，HfAlO氧化物薄膜的介电常数最高，可达到24，随着沉积温度的升高，其介电常数呈现下降趋势。此外，氧化物薄膜比电导率随氧化氮的流量的增加而增加。因此，制备HfAlO氧化物薄膜的最佳条件是在750℃和2.5sccm氮气流动量的条件下制备。
3.2基于HfAlO氧化物薄膜的电荷俘获型存储器性能
我们采用Al/HfAlO/SiO2/n-Si的结构制备了基于HfAlO氧化物薄膜的电荷俘获型存储器，其中HfAlO氧化物薄膜的厚度为15nm。通过电容-电压特性和电流-电压特性测试，我们发现，制备的存储器具有良好的非线性特性，可通过施加不同的电压控制电荷的分布，并实现了电荷的俘获和释放。
此外，我们进一步测试了HfAlO氧化物薄膜电荷俘获和释放的特性。结果表明，随着时间的增加，存储器中的电荷被逐渐捕获和释放，并呈现出很好的长期稳定性。
4.结论
本文通过响应面方法优化了HfAlO氧化物薄膜的制备条件，并研究了基于HfAlO氧化物薄膜的电荷俘获型存储器的特征。结果表明，制备的HfAlO氧化物薄膜具有优异的介电常数和较高的热稳定性，并成功制备了基于HfAlO氧化物薄膜的电荷俘获型存储器。此存储器具有良好的非线性特性和长期稳定性，为今后半导体存储器的发展提供了重要的理论和实验基础。