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Re-distribution of oxygen at the interface between γ-Al2O3 and TiN.
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2017-07-03 , DOI: 10.1038/s41598-017-04804-4 E O Filatova 1 , A S Konashuk 1 , S S Sakhonenkov 1 , A A Sokolov 2 , V V Afanas'ev 3
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2017-07-03 , DOI: 10.1038/s41598-017-04804-4 E O Filatova 1 , A S Konashuk 1 , S S Sakhonenkov 1 , A A Sokolov 2 , V V Afanas'ev 3
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Interface of TiN electrode with γ-Al2O3 layers was studied using near edge X-ray absorption fine structure, conventional X-ray photoelectron spectroscopy and photoelectron spectroscopy with high energies. Despite the atomic-layer deposited Al2O3 being converted into thermodynamically-stable polycrystalline cubic γ-phase by high-temperature (1000 or 1100 °C) anneal, our results reveal formation of a thin TiNxOy (≈1-nm thick) interlayer at the interface between γ-Al2O3 film and TiN electrode due to oxygen scavenging from γ-Al2O3 film. Formation of the TiO2 was not observed at this interface. As environmental effect, a strong oxidation resulting in formation of a TiO2(1.4 nm)/TiNxOy(0.9 nm) overlayers on the top of the TiN electrode is traced. Development of O-deficiency of γ-Al2O3 is observed and related to the polarization anisotropy due to the preferential orientation of spin states involved in the X-ray absorption in the plane parallel to the surface. Investigation of the TiN electrode reveals the predominantly "stretched" octahedra in its structure with the preferential orientation relative the interface with γ-Al2O3. This anisotropy can be correlated with ≈200 meV electron barrier height increase at the O-deficient TiN/γ-Al2O3 interface as compared to the TiN/γ-Al2O3 barrier formed under abundant oxidant supply condition as revealed by internal photoemission of electrons from TiN into the oxide.
中文翻译：
γ-Al2O3 和 TiN 界面处氧的重新分布。
利用近边X射线吸收精细结构、常规X射线光电子能谱和高能光电子能谱研究了TiN电极与γ-Al 2 O 3层的界面。尽管原子层沉积的 Al 2 O 3通过高温（1000 或 1100 °C）退火转化为热力学稳定的多晶立方 γ 相，但我们的结果表明形成了薄的 TiN x O y （约 1 nm）由于γ-Al 2 O 3膜的氧清除作用，在γ-Al 2 O 3膜与TiN电极之间的界面处形成了厚的中间层。在此界面处没有观察到TiO 2的形成。作为环境影响，强氧化导致在 TiN 电极顶部形成 TiO 2 (1.4 nm)/TiN x O y (0.9 nm) 覆盖层。观察到γ-Al 2 O 3的O-缺陷的发展，并且与偏振各向异性有关，这是由于与表面平行的平面中涉及X射线吸收的自旋态的优先取向。 TiN 电极的研究揭示了其结构中主要是“拉伸”的八面体，并且相对于与 γ-Al 2 O 3的界面具有择优取向。与在丰富的氧化剂供应条件下形成的 TiN/γ-Al 2 O 3势垒相比，这种各向异性可以与缺 O TiN/γ-Al 2 O 3界面处约 200 meV 的电子势垒高度增加相关，如内部揭示的电子从 TiN 光发射到氧化物中。
更新日期：2017-07-03
中文翻译：
γ-Al2O3 和 TiN 界面处氧的重新分布。
利用近边X射线吸收精细结构、常规X射线光电子能谱和高能光电子能谱研究了TiN电极与γ-Al 2 O 3层的界面。尽管原子层沉积的 Al 2 O 3通过高温（1000 或 1100 °C）退火转化为热力学稳定的多晶立方 γ 相，但我们的结果表明形成了薄的 TiN x O y （约 1 nm）由于γ-Al 2 O 3膜的氧清除作用，在γ-Al 2 O 3膜与TiN电极之间的界面处形成了厚的中间层。在此界面处没有观察到TiO 2的形成。作为环境影响，强氧化导致在 TiN 电极顶部形成 TiO 2 (1.4 nm)/TiN x O y (0.9 nm) 覆盖层。观察到γ-Al 2 O 3的O-缺陷的发展，并且与偏振各向异性有关，这是由于与表面平行的平面中涉及X射线吸收的自旋态的优先取向。 TiN 电极的研究揭示了其结构中主要是“拉伸”的八面体，并且相对于与 γ-Al 2 O 3的界面具有择优取向。与在丰富的氧化剂供应条件下形成的 TiN/γ-Al 2 O 3势垒相比，这种各向异性可以与缺 O TiN/γ-Al 2 O 3界面处约 200 meV 的电子势垒高度增加相关，如内部揭示的电子从 TiN 光发射到氧化物中。
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