一 、课题研究意义和研究现状以及领域内发展 高集成电路的功耗很大程度上依赖场效应晶体管的性能，为了进一步降低功耗，缩小器件尺寸，从而降低每个晶体管的成本，必须降低工作电压。

并且随着各种器件的缩小，传统SiO2栅介质材料由于不可接受的隧穿漏电流和本身可靠性的问题，导致其继续作为栅介质材料的物理应用达到了极限。

然而高介电常数材料能够克服传统材料中的缺点，成为了近年来的研究热门。

最近发现的基于铁电HfO2的薄膜由于其与标准半导体制造的完全兼容以及厚度至少为5nm的铁电特性，使得其具有更大的优越性。

HfO2是一种宽禁带、相对折射率较高的介电氧化物。

具有宽的能带间隙、高的介电常数( k ＞ 20) 以及与硅集成具有较好的热稳定性和化学稳定性，常作为替代 SiO2 的理想栅介质材料广泛应用于场效应晶体管中。

HfO2属于氟化钙 ( CaF2 ) 立方晶体结构，具有高的相对介电常数 ( εr = 22 ～ 25) 、宽的带隙 ( 约 5.7 eV) ，与 Si 接触有较好的热力学稳定性和良好的晶格匹配特性。

同时，HfO2薄膜还具有较高 的硬度、高的化学稳定性和折射率，是目前最有希 望代替 SiO2的新型高介电栅介质材料之一。

为了追求更好的负电容场效应晶体管性能，必须要对HfO2基薄膜的制备及其电学性能进行研究，HfO2基薄膜的表面形貌特征与薄膜的残余应力和电学性能都有着密切的联系，通过改变工艺参数寻求薄膜表面形貌对于力学电学性能的影响具有重要作用。

为了制备出HfO2基薄膜，将采用脉冲激光沉积法( pulsed laser deposition，PLD)，通过改变气氛氧压、衬底温度等工艺参数，在金属衬底上制备了HfO2薄膜。