エピタキシャル成長した単斜晶ZrO₂/Si薄膜の双晶構造

抄録

セラミック薄膜を用いたSiデバイス用バッファー層として，ドーパントフリーのZrO₂/Si積層構造を，HRTEMを用いて調べた．対称性の低い単斜晶系のZrO₂薄膜がp-Si(001)基板上に(001)エピタキシャル成長した．17nmの膜厚の薄膜では，(100)面を双晶境界とする180°ドメインと(110)面を双晶境界とする90°ドメインの２種類が観察された．薄膜の容量-電圧特性は，20mV程度の幅の電荷注入型ヒステリシスを示した．これは9x10⁹cm^-2の酸化膜トラップ電荷密度に相当し，Siデバイスとして十分低い値である．界面準位密度は3x10¹²eV^-1cm^-2であり，YSZと同程度であった．