We report the tunability of the electronic band structure, especially the electron affinity, of an all-inorganic precursor processed sol-gel aluminium oxide phosphate dielectric by the influence of processing temperature. The dielectric offers tunable electron affinity ranging from 1.42 eV to 0.72 eV with the change in processing temperature from as-prepared to 1000 °C, respectively. The remarkable change in electron affinity is ascribed to the variation in the bulk oxygen concentration in solution processed oxide. As a result, the leakage current of the dielectric is affected significantly by a factor of ∼103.

1.
A.
Kumar
,
S.
Mondal
, and
K. S. R.
Koteswara Rao
,
J. Appl. Phys.
121
,
085301
(
2017
).
2.
E. W.
Cowell
,
N.
Alimardani
,
C. C.
Knutson
,
J. F.
Conley
,
D. A.
Keszler
,
B. J.
Gibbons
, and
J. F.
Wager
,
Adv. Mater.
23
,
74
(
2011
).
3.
J.-W.
Jo
,
J.
Kim
,
K.-T.
Kim
,
J.-G.
Kang
,
M.-G.
Kim
,
K.-H.
Kim
,
H.
Ko
,
Y.-H.
Kim
, and
S. K.
Park
,
Adv. Mater.
27
,
1182
(
2015
).
4.
S.
Park
,
K. H.
Kim
,
J. W.
Jo
,
S.
Sung
,
K. T.
Kim
,
W. J.
Lee
,
J.
Kim
,
H. J.
Kim
,
G. R.
Yi
,
Y. H.
Kim
 et al,
Adv. Funct. Mater.
25
,
2807
(
2015
).
5.
A.
Kumar
,
S.
Mondal
, and
K. S. R.
Koteswara Rao
,
J. Mater. Sci. Mater. Electron.
27
,
5264
(
2016
).
6.
A.
Kumar
,
S.
Mondal
, and
K. S. R. K.
Rao
,
Appl. Surf. Sci.
370
,
373
(
2016
).
7.
W.-J.
Lee
,
W.-T.
Park
,
S.
Park
,
S.
Sung
,
Y.-Y.
Noh
, and
M.-H.
Yoon
,
Adv. Mater.
27
,
5043
(
2015
).
8.
A.
Liu
,
G.
Liu
,
H.
Zhu
,
H.
Song
,
B.
Shin
,
E.
Fortunato
,
R.
Martins
, and
F.
Shan
,
Adv. Funct. Mater.
25
,
7180
(
2015
).
9.
A.
Kumar
,
S.
Mondal
,
S. G.
Kumar
, and
K.
Koteswara Rao
,
Mater. Sci. Semicond. Process.
40
,
77
(
2015
).
10.
S.
Dutta
,
A.
Pandey
,
I.
Yadav
,
O. P.
Thakur
,
A.
Kumar
,
R.
Pal
, and
R.
Chatterjee
,
J. Appl. Phys.
114
,
014105
(
2013
).
11.
K.
Suzuki
and
K.
Kato
,
J. Appl. Phys.
105
,
061631
(
2009
). ISSN 00218979.
12.
S. T.
Meyers
,
J. T.
Anderson
,
D.
Hong
,
C. M.
Hung
,
J. F.
Wager
, and
D. A.
Keszler
,
Chem. Mater.
19
,
4023
(
2007
).
13.
E. W.
Cowell
 III
,
C. C.
Knutson
,
J. F.
Wager
, and
D. A.
Keszler
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
2
,
1811
(
2010
).
14.
D. N.
Weiss
,
S. T.
Meyers
, and
D. A.
Keszler
,
J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanometer Struct.
28
,
823
(
2010
).
15.
D. N.
Weiss
,
H-C.
Yuan
,
B. G.
Lee
,
H. M.
Branz
,
S. T.
Meyers
,
A.
Grenville
, and
D. A.
Keszler
,
J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanometer Struct.
28
,
C6M98
(
2010
).
16.
K. M.
Kim
,
C. W.
Kim
,
J.-S.
Heo
,
H.
Na
,
J. E.
Lee
,
C. B.
Park
,
J.-U.
Bae
,
C.-D.
Kim
,
M.
Jun
,
Y. K.
Hwang
 et al,
Appl. Phys. Lett.
99
,
242109
(
2011
).
17.
S.
Mondal
and
V.
Venkataraman
,
IEEE Electron Device Lett.
37
,
396
(
2016
).
18.
R. A.
Wiedle
,
M.
Warner
,
J.
Tate
,
P. N.
Plassmeyer
, and
C. J.
Page
,
Thin Solid Films
548
,
225
(
2013
).
19.
J.
Socratous
,
K. K.
Banger
,
Y.
Vaynzof
,
A.
Sadhanala
,
A. D.
Brown
,
A.
Sepe
,
U.
Steiner
, and
H.
Sirringhaus
,
Adv. Funct. Mater.
25
,
1873
(
2015
).
20.
D. O.
Scanlon
,
C. W.
Dunnill
,
J.
Buckeridge
,
S. A.
Shevlin
,
A. J.
Logsdail
,
S. M.
Woodley
,
C. R. A.
Catlow
,
M. J.
Powell
,
R. G.
Palgrave
,
I. P.
Parkin
 et al,
Nat. Mater.
12
,
798
(
2013
).
21.
F.
Zhang
,
K.
Saito
,
T.
Tanaka
,
M.
Nishio
,
M.
Arita
, and
Q.
Guo
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
162107
(
2014
).
22.
M. T.
Nichols
,
W.
Li
,
D.
Pei
,
G. A.
Antonelli
,
Q.
Lin
,
S.
Banna
,
Y.
Nishi
, and
J. L.
Shohet
,
J. Appl. Phys.
115
,
094105
(
2014
).
23.
E.
Bersch
,
S.
Rangan
,
R. A.
Bartynski
,
E.
Garfunkel
, and
E.
Vescovo
,
Phy. Rev. B
78
,
085114
(
2008
).
24.
S. M.
Sze
,
Physics of Semiconductor Devices
(
Wiley
,
1981
).
25.
A.
Franciosi
and
C. G.
Van de Walle
,
Surf. Sci. Rep.
25
,
1
(
1996
).
26.
V. V.
Afanas'ev
and
A.
Stesmans
,
J. Appl. Phys.
102
,
081301
(
2007
).
27.
M.
Perego
and
G.
Seguini
,
J. Appl. Phys.
110
,
053711
(
2011
).
28.
J.
Robertson
,
Appl. Surf. Sci.
190
,
2
(
2002
).
29.
F.
Maier
,
J.
Ristein
, and
L.
Ley
,
Phys. Rev. B
64
,
165411
(
2001
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.