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大学物理实验, 2025, 38(5): 7-12     https://doi.org/10,14139/j.cnki.cn22-1228.2025.05.002
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基于叠层栅介质的制备及介电与光学性能分析的实验教学设计
王雷妮 1* ,周睿阳 1 ,胡鹏宇 1 ,蒋先伟 1,杨波 2
1.合肥师范学院 电子信息与集成电路学院,安徽 合肥 230601;2.安徽医科大学 应用物理系,安徽 合肥 230032
Design of an Experimental Module on Fabrication and Dielectric/Optical Characterization of Stacked Gate Dielectrics
WANG Leini 1* ,ZHOU Ruiyang 1 ,HU Pengyu 1 ,JIANG Xianwei 1 ,YANG Bo 2
1.College of Electronic Information and Integrated Circuits,Hefei Normal University,Hefei 230601,China;2.Department of Applied Physics,Anhui Medical University,Hefei 230032,China
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摘要 

微电子技术迈向纳米尺度,推动高性能介电材料成为提升集成电路性能的核心。针对透明电子器件对高介电常数、低漏电流栅介质的需求,设计了一种面向微电子与集成电路专业的实验设计。以 CeO2 /Al2O3叠层栅介质为核心研究对象,通过溶液法制备 CeO2薄膜,通过原子层沉积(ALD)技术沉积4nm 超薄Al2O3钝化层构建叠层结构。实验涵盖薄膜制备、介电性能测试分析(单位面积电容Cox 、漏电流密度J leak )与光学性能表征分析(透射率、吸收谱),旨在培养学生从材料选择、结构设计到器件应用的系统创新能力。该设计有效衔接半导体工艺与器件物理知识,提升学生解决前沿电子器件问题的工程素养。

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王雷妮
周睿阳
胡鹏宇
蒋先伟
杨 波
关键词:  叠层栅介质  介电性能  光学性能  实验教学     
Abstract: 

As microelectronics technology advances toward the nanoscale,the development of high-performance dielectric materials has become central to enhancing integrated circuit performance.Addressing the demand for

gate dielectric materials with high dielectric constant (high-k)and low leakage current in transparent electronic devices,this paper designs an experimental module tailored for Microelectronics and Integrated Circuit Engineering programs.Focusing on the CeAlO2 /Al2O3 stacked gate dielectric as the core subject,the structure is constructed by preparing CeAlO2 thin films via a solution process and depositing a 4 nm ultra-thinAl2O3 passivation layer using Atomic Layer Deposition (ALD)technology.The experiment comprehensively covers thin film fabrication,dielectric property testing (capacitance per unit area C ox ,and leakage current density J leak ),and optical characterization (transmittance,absorption spectra). This integrated approach cultivates students' systematic innovation capabilities spanning from material design to device application.The design effectively bridges semiconductor processing technology with device physics knowledge,enhancing students' engineering literacy in solving cutting-edge electronic device challenges.

Key words:  stacked gate dielectric    dielectric properties    optical properties    teaching research
               出版日期:  2025-10-25      发布日期:  2025-10-25      整期出版日期:  2025-10-25
ZTFLH:  G 642  
  O 472  
基金资助: 

安徽省高校自然科学研究项目(2024AH051579,2023AH051312);安徽省高等学校质量工程项目(2024jyxm0337,2024fwxx037,2023jyxm0233);安徽省大学生创新创业训练项目(S202514098159,S202414098155);合肥师范学院高层次人才引进基金项目(2024rcjj09)

引用本文:    
王雷妮 , 周睿阳, 胡鹏宇 , 蒋先伟 , 杨 波 . 基于叠层栅介质的制备及介电与光学性能分析的实验教学设计 [J]. 大学物理实验, 2025, 38(5): 7-12.
WANG Leini , ZHOU Ruiyang , HU Pengyu , JIANG Xianwei , YANG Bo . Design of an Experimental Module on Fabrication and Dielectric/Optical Characterization of Stacked Gate Dielectrics . Physical Experiment of College, 2025, 38(5): 7-12.
链接本文:  
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10,14139/j.cnki.cn22-1228.2025.05.002  或          https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V38/I5/7
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