صفحه اصلی > نمایشگاه > محتوای

آمورف بور نیترید - نوا دی الکتریک فوق العاده کم

Jul 07, 2020

دستگاه های منطق و حافظه با کارایی بالا و مدرن که در دستگاه های الکترونیکی چند منظوره مورد استفاده قرار می گیرند ، تمایل دارند از اندازه ترانزیستور کوچکتر استفاده کنند و مدارهای بیشتری را در ناحیه کوچکتر جمع کنند. با این وجود ، کاهش ابعاد کانکتور فلزی و افزایش تراکم پشته منجر به افزایش مقاومت و تأخیر خازنی خواهد شد که این امر بر سرعت عملکرد دستگاههای الکترونیکی تأثیر خواهد گذاشت. تاکنون محققان به دلیل چالش های فنی استفاده از فرآیندهای رسوب دمای پایین برای ادغام دی الکتریک های مکمل سازگار با نیمه هادی های اکسید فلزی ، روی کاهش مقاومت اتصالات متمرکز شده اند. ماده مستقل اتصال دهنده باید دارای ثابت دی الکتریک (κ) باشد ، به عنوان مانع انتشار عمل کند تا از مهاجرت فلز به نیمه هادی جلوگیری کند و باید از پایداری حرارتی ، شیمیایی و مکانیکی بالایی برخوردار باشد. به طور واضح ، طرح بین المللی و مؤلفه فناوری سیستم پیشنهاد می کند تا سال 2028 دی الکتریک پایین با ثابت دی الکتریک زیر 2 را تولید کند. مواد با ثابت دی الکتریک پایین ، مانند مشتقات اکسید سیلیکون ، مواد شیمیایی آلی و چسب هوا ، همه از 2 بیشتر و دارای گرما و ناپایدار هستند. ویژگی های مکانیکی. در اینجا ، هیون سوک شین از انستیتوی علم و فناوری Weishan کره به همراه هیون جین شین از موسسه فناوری سامسونگ و Manish chhowalla از دانشگاه کمبریج ، انگلستان ، گزارش داده اندفیلم نازک بور آمورف ضخیم 3 نانومتر ، که دارای خواص دی الکتریک فوق العاده کم 1.78 و 1.16 در 100 کیلوهرتز و 1 مگاهرتز است. و فیلم ثبات مکانیکی و فشار قوی قوی را نشان می دهد.

تفسیر تصاویر و متون

تهیه و توصیف میکروسکوپی الکترونی: در این کار ، یک لایه نازک نیترید بور به ضخامت 3 نانومتر از طریق لایه سیلیکون با دمای کم رسوب بخار شیمیایی پلاسما به صورت استقرایی همراه (ICP-CVD) بدست آمد. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و پراش الکترون ناحیه منتخب (SAED) خاصیت آمورف خود را اثبات کرد (به نام a-bn)

微信图片_20200707084545

شکل 1. ساختار اتمی a-bn.

خصوصیات ترکیب شیمیایی: تجزیه و تحلیل داده های طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس نشان داد که نسبت اتم B / N 1: 1.08 است ، که نشان می دهد B و N توسط SP2 پیوند می یابد. مقایسه طیف های رامان نشان می دهد که هیچ سیگنال کریستالی شش ضلعی وجود ندارد. آزمون تبدیل مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) وجود پیوند BN بدون هیچ سیگنال NH یا BH را تأیید کرد. علاوه بر این ، ساختار شیمیایی و الکترونیکی دقیق a-bn با همبستگی زاویه ای نزدیک آزمایش جذب اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفت

微信图片_20200707084620

شکل 2. ساختار شیمیایی a-bn.

خواص دی الکتریک مواد: مقدار دی الکتریک هوا یا خلاء 1 است ، اما مواد جامد الکترود خواهند بود ، که ارتباط نزدیکی با عملکرد دستگاه های الکترونیکی دارد. در 100kHz ، ثابت دی الکتریک a-bn 1.78 است ، در حالی که کریستال شش ضلعی 3.28 است. در تست فرکانس 1 مگاهرتز ، a-bn به 1.16 کاهش می یابد که به مقدار خلاء یا هوا بسیار نزدیک است. ثابت بودن دی الکتریک پایین a-bn به دلیل ساختار پیوند غیر قطبی و ساختار بی نظمی بین BN است که از ترتیب دو قطبی جلوگیری می کند. مواد دی الکتریک کم برای استفاده از خواص دی الکتریک کم هوا معمولاً متخلخل هستند ، اما این باعث می شود چگالی مواد نیز کاهش یابد و در نتیجه مقاومت مکانیکی ضعیفی حاصل شود. در مقایسه با برخی از مواد کم دی الکتریک معروف ، a-bn کمترین خاصیت دی الکتریک و بالاترین چگالی را نشان می دهد. مقاومت مکانیکی فیلمهای a-bn نیز مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر دو سختی و استحکام فیلمهای a-bn از فیلمهای سیلیکون قوی تر بودند (GG Gt؛ 11gpa). تست مقاومت در برابر شکست نشان می دهد که a-bn بیش از دو برابر hBN قوی است ، همچنین بالاترین مقدار مواد است که ثابت دی الکتریک آن پایین تر از 2. است. فیلم کبالت ضخیم نانومتر در a-bn و در حال پختن در 600 ℃ به مدت 1 ساعت. در چنین شرایط سخت ، نه انتشار کبالت و نه تشکیل سیلیس اتفاق نمی افتد ، که نشان می دهد که a-bn می تواند به عنوان یک مانع دی الکتریک و انتشار کم در همان زمان استفاده شود.

微信图片_20200707084624

شکل 3. خواص دی الکتریک a-bn.

微信图片_20200707084627

جدول 1. مقایسه خواص دی الکتریک a-bn و hBN.

نتیجه: در این کار ، یک فیلم بورد آمورف ضخیم 3 نانومتری نیترید بور با موفقیت تهیه شد. خواص دی الکتریک فوق العاده کم از 1.78 و 1.16 در 100 کیلو هرتز و 1 مگاهرتز به ترتیب نشان داده شد ، که بسیار نزدیک به مقدار دی الکتریک 1 در هوا و خلاء بودند ، و ثبات مکانیکی و ولتاژ بالا بسیار عالی نشان داد. این کار با موفقیت خاصیت دی الکتریک پایین نیترید بور آمورف را اثبات کرده و در تجهیزات الکترونیکی با کارایی بالا مورد استفاده قرار گرفته است.