BeO和In2O3中缺陷與摻雜的第一性原理研究.pdf

1、互補金屬-氧化物-半導體晶體管的尺寸縮減使得用高介電常數(shù)的氧化物來取代SiO2成為了目前的發(fā)展趨勢，這主要是因為在現(xiàn)有的工藝上SiO2的厚度已經(jīng)減小到了極限，導致電子可以直接通過隧穿效應形成漏電流，降低了晶體管的穩(wěn)定性。最近J.H.Yum等人使用BeO作為柵極電介質(zhì)制造出了新型的場效應晶體管，表現(xiàn)出了良好的性質(zhì)。通常在高介電常數(shù)氧化物中會存在高密度的缺陷，這些缺陷往往會導致絕緣體中的電荷俘獲，晶體管溝道中載流子的庫倫散射，閾值電壓偏移等

2、問題。我們采用第一性原理的研究方法，系統(tǒng)地研究了BeO中的各種本征點缺陷。我們發(fā)現(xiàn)，在富氧的情況下，Be的空位的濃度遠遠高于其他缺陷。而在富鈹?shù)那闆r下O空位和Be空位分別在費米能級的上下部分成為最主要的缺陷。BeO的點缺陷的電荷轉(zhuǎn)變能級均不在Si的能隙范圍內(nèi)，因此不會造成電子或空穴的俘獲，也就是說不會引起費米能級釘扎效應。
　　 透明導電氧化物由于同時具有高的可見光透明度和高的電導率引起了人們的極大興趣。它們可以在發(fā)光二極管，太

3、陽能電池和平板顯示器上用作透明電極。In2O3和大部分透明半導體氧化物一樣，在沒有故意摻雜的情況下都表現(xiàn)出高的n型導電性。更好地控制In2O3的n型導電性能夠增強它的應用性能。但如果我們能夠制造p型In2O3，將為半導體器件的應用開創(chuàng)一條新的途徑。受主摻雜承擔著獲得p型In2O3或者半絕緣材料的希望，兩個分別可以用于制作p-n節(jié)和絕緣涂層。最近的實驗研究了Mg對In2O3的摻雜，結(jié)果只獲得了半絕緣性的薄膜，卻無法獲得p型導電性。我們使用