La-doped ZrO2 thin films were grown by O3-based atomic layer deposition on III-V (GaAs,In0.15Ga0.85As) substrates through direct growth and after intercalation of a Ge interface passivation layer. The interface composition was investigated by x-ray photoelectron spectroscopy, revealing a dramatic reduction of semiconductor-oxygen bonding upon Ge passivation. An improved electrical quality of the Ge-passivated interfaces due to the removal of Ga3+ bonding related traps is demonstrated by conductance measurements at various temperatures.

1.
S.
Takagi
,
T.
Irisawa
,
T.
Tezuka
,
T.
Numata
,
S.
Nakaharai
,
N.
Hirashita
,
Y.
Moriyama
,
K.
Usuda
,
E.
Toyoda
,
S.
Dissanayake
, and
N.
Sugiyama
,
IEEE Trans. Electron Devices
55
,
21
(
2008
).
2.
P. D.
Ye
,
J. Vac. Sci. Technol. A
26
,
697
(
2008
).
3.
M. J.
Hale
,
S. I.
Yi
,
J. Z.
Sexton
,
A. C.
Kummel
, and
M.
Passlack
,
J. Chem. Phys.
119
,
6719
(
2003
).
4.
J.
Robertson
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
152104
(
2009
).
5.
Y.
Xuan
and
P. D.
Ye
,
IEEE Trans. Electron Devices
54
,
1811
(
2007
).
6.
D.
Shahrjerdi
,
D. I.
Garcia-Gutierrez
,
E.
Tutuc
, and
S. K.
Banerjee
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
223501
(
2008
).
7.
B.
Shin
,
D.
Choi
,
J. S.
Harris
, and
P. C.
McIntyre
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
052911
(
2008
).
8.
M.
Kobayashi
,
P. T.
Chen
,
Y.
Sun
,
N.
Goel
,
P.
Majhi
,
M.
Garner
,
W.
Tsai
,
P.
Pianetta
, and
Y.
Nishi
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
182103
(
2008
).
9.
C. L.
Hinkle
,
A. M.
Sonnet
,
E. M.
Vogel
,
S.
McDonnel
,
G. J.
Hughes
,
M.
Milojevic
,
B.
Lee
,
F. S.
Agurre-Tostado
,
K. J.
Choi
,
J.
Kim
, and
R. M.
Wallace
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
163512
(
2007
).
10.
Y. L.
Huang
,
P.
Chang
,
Z. K.
Yang
,
Y. J.
Lee
,
H. Y.
Lee
,
H. J.
Liu
,
J.
Kwo
,
J. P.
Mannaerts
, and
M.
Hong
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
191905
(
2005
).
11.
S.
Koveshnikov
,
C.
Adamo
,
V.
Tokranov
,
M.
Yakimov
,
R.
Kambhampati
,
M.
Warusawithana
,
D. G.
Schlom
,
W.
Tsai
, and
S.
Oktyabrsky
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
012903
(
2008
).
12.
D.
Shahrjerdi
,
M. M.
Oye
,
A. L.
Holmes
, and
S. K.
Banerjee
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
043501
(
2006
).
13.
H. -S.
Kim
,
I.
Ok
,
M.
Zhang
,
F.
Zhu
,
T.
Lee
,
F.
Zhu
,
L.
Yu
,
J. C.
Lee
,
S.
Koveshnikov
,
W.
Tsai
,
V.
Tokranov
,
M.
Yakimov
, and
S.
Oktyabrsky
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
222904
(
2006
).
14.
A.
Molle
,
S.
Spiga
,
A.
Andreozzi
,
M.
Fanciulli
,
G.
Brammertz
, and
M.
Meuris
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
133504
(
2008
).
15.
D.
Tsoutsou
,
L.
Lamagna
,
S. N.
Volkos
,
A.
Molle
,
S.
Baldovino
,
M.
Fanciulli
,
S.
Schamm
, and
P. E.
Coulon
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
053504
(
2009
).
16.
D.
Kuzum
,
T.
Krishnamohan
,
A. J.
Pethe
,
A. K.
Okyay
,
Y.
Oshima
,
Y.
Sun
,
J. P.
McVittie
,
P. A.
Pianetta
,
P. C.
McIntyre
, and
K. C.
Saraswat
,
IEEE Electron Device Lett.
29
,
328
(
2008
).
17.
S.
Spiga
,
C.
Wiemer
,
G.
Tallarida
,
G.
Scarel
,
S.
Ferrari
,
G.
Seguini
, and
M.
Fanciulli
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
112904
(
2005
).
18.
D.
Fischer
and
A.
Kersch
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
012908
(
2008
).
19.
From NIST database (www.nist.gov/xps/) the doublet separations (DS) are: DSIn4d=0.86eV, DSGa3d=0.44eV, DSAs3d=0.67eV, and DSGe3d=0.60eV.
20.
C. L.
Hinkle
,
M.
Milojevic
,
B.
Brennan
,
A. M.
Sonnet
,
F. S.
Aguirre-Tosatdo
,
G. J.
Hughes
,
E. M.
Vogel
, and
R. M.
Wallace
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
162101
(
2009
).
21.
E. H.
Nicollian
and
J. R.
Brews
,
MOS (Metal Oxide Semiconductor) Physics and Technology
(
Wiley
,
New York
,
1981
), pp.
115
136
and
212
221
.
22.
G.
Brammertz
,
H. C.
Lin
,
K.
Martens
,
D.
Mercier
,
C.
Merckling
,
J.
Penaud
,
C.
Adelmann
,
S.
Sioncke
,
W. E.
Wang
,
M.
Caymax
, and
M.
Meuris
,
J. Electrochem. Soc.
155
,
H945
(
2008
).
23.
W.
Shockley
and
W. T.
Read
,
Phys. Rev.
87
,
835
(
1953
).
24.
W. E.
Spicer
,
Z.
Liliental-Weber
,
E.
Weber
,
N.
Newman
,
T.
Kendelewicz
,
R.
Cao
,
C.
McCants
,
P.
Mahowald
,
K.
Miyano
, and
I.
Lindau
,
J. Vac. Sci. Technol. B
6
,
1245
(
1988
).
25.
M.
Scarrozza
,
G.
Pourtois
,
M.
Houssa
,
M.
Caymax
,
M.
Meuris
,
M. M.
Heyns
, and
A.
Stesmans
,
Surf. Sci.
603
,
203
(
2009
).
You do not currently have access to this content.