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无羟基Cu(111)上的三甲基铝和氧原子层沉积
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2015-07-23 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.5b03598
Amir Gharachorlou 1 , Michael D. Detwiler 1 , Xiang-Kui Gu 1 , Lukas Mayr 2, 3 , Bernhard Klötzer 2 , Jeffrey Greeley 1 , Ronald G. Reifenberger 3, 4 , W. Nicholas Delgass 1 , Fabio H. Ribeiro 1 , Dmitry Y. Zemlyanov 3
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使用三甲基铝(TMA)的氧化铝原子层沉积(ALD)在微电子学中具有技术重要性。该方法已经证明在将铜表面保护涂层用于控制光伏器件中的Cu 2 S膜中Cu的扩散以及液相加氢反应中Cu基纳米颗粒的烧结方面具有很高的潜力。考虑到这一动机,在Cu(111)和Cu 2 O / Cu(111)表面上研究了TMA与氧气之间的反应。TMA不会吸附在Cu(111)表面上,这一结果与密度泛函理论(DFT)计算相一致,该结果预测TMA在纯Cu(111)上的吸附和分解在热力学上是不利的。另一方面,TMA容易吸附在Cu 2上O / Cu(111)表面在473 K时导致一些表面Cu 1+还原为金属铜(Cu 0),并形成铝酸铜,最有可能是CuAlO 2。该反应受表面氧的量限制。在Cu 2 O / Cu(111)上进行第一个TMA半循环后,通过扫描隧道显微镜(STM)在表面上观察到了铝酸盐的二维(2D)岛。根据DFT计算,TMA在Cu 2 O / Cu(111)上完全分解。高分辨率电子能量损失谱(HREELS)用于区分四面体(Al tet)和八面体(Al oct)配位的Al 3+在表面的adlayers。TMA配料产生的氧化铝膜比配料O 2含有更多的八面体配位的Al 3+(Al tet / Al oct HREELS峰面积比≈0.3)(Al tet / Al oct HREELS峰面积比≈0.5)。在第一个ALD循环后,TMA在不存在羟基的情况下与Cu 2 O和氧化铝表面反应,直到第四个ALD循环关闭膜为止。然后,TMA继续与表面Al–O反应,形成化学计量的Al 2 O 3。在623 K的O 2半循环比O 2更有效地除碳473 K的半个循环或623 K的水半个循环。TMA+ O 2 ALD的生长速率约为3-4Å/个循环(623 K的O 2半个循环)。没有观察到在Cu(111)台阶上Al 2 O 3优先生长。根据STM,Al 2 O 3在Cu(111)平台上均匀生长。



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更新日期:2015-07-23
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