Capacitance-Voltage Characterization of Ge-Nanocrystal-Embedded MOS Capacitors

Ge 나노입자가 형성된 MOS 캐패시터의 캐패시턴스와 전압 특성

Capacitance versus voltage (C-V) curves of Ge-nanocrystal (NC)-embedded MOS capacitors with and without a single capping Al2O3 layer are characterized in this work. C-V curves of the Ge-NC-embedded MOS capacitor with the A12O3 layer are counterclockwise in the voltage sweeps, which indicates tile presence of charge storages in the Ge NCs by the tunnelling of charge carriers between the Si substrate and the Ge NCs. In the Ge-NC-embedded MOS capacitor without Al2O3 layer, clockwise hysteresis of the C-V curves and leftward shifts of the flat band voltages are observed for the embedded MOS capacitor without the Al2O3 layer. It is suggested that the characteristics of the C-V curves are due to the charge trapping at oxygen vacancies within a SiO2 layer. In addition, the illumination of the white light enhances the lower capacitance part of the C-V hysteresis. The origin for the enhancement is discussed in this paper.

Al2O3 층의 유무에 따른 Ge 나노입자가 형성된 MOS 구조의 캐패시터의 전압에 대한 캐패시턴스 (C-V)의 특성을 측정하였다. Al20O층이 형성된 MOS 캐패시터의 C-V 곡선은 전압의 변화에 대해 나타나는 반시계 방항의 히스테리시스 특성은 Si 기판과 Ge 나노입자 사이를 전자가 터널링하여 Ge 나노입자에 저장되었기 때문이다. Al2O3 층이 없는 MOS 캐패시터의 경우, 시계 방향의 히스테리시스 특성과 좌측으로 이동한 플랫-밴드 전압 값을 볼 수 있다. 이것은 SiO2 층에 존재하는 산소 결원 (oxygen vacancy) 으로 인한 전하 트랩이 이러한 특성을 나타냈다 할 수 있다. 또, 백색광이 C-V 특성에 미치는 영향에 대하여 논하였다.