Controlled direct growth of Al2O3-doped HfO2 films on graphene by H2O-based atomic layer deposition

文献情報

出版日 2014-12-11
DOI 10.1039/C4CP04957H
インパクトファクター 3.676
著者

Li Zheng, Xinhong Cheng, Yuehui Yu, Yahong Xie, Xiaolong Li, Zhongjian Wang


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要旨

Graphene has been drawing worldwide attention since its discovery in 2004. In order to realize graphene-based devices, thin, uniform-coverage and pinhole-free dielectric films with high permittivity on top of graphene are required. Here we report the direct growth of Al2O3-doped HfO2 films onto graphene by H2O-based atom layer deposition (ALD). Al2O3-onto-HfO2 stacks benefited the doping of Al2O3 into HfO2 matrices more than HfO2-onto-Al2O3 stacks did due to the micro-molecular property of Al2O3 and the high chemical activity of trimethylaluminum (TMA). Al2O3 acted as a network modifier, maintained the amorphous structure of the film even to 800 °C, and made the film smooth with a root mean square (RMS) roughness of 0.8 nm, comparable to the surface of pristine graphene. The capacitance and the relative permittivity of Al2O3-onto-HfO2 stacks were up to 1.18 μF cm−2 and 12, respectively, indicating the high quality of Al2O3-doped HfO2 films on graphene. Moreover, the growth process of Al2O3-doped HfO2 films introduced no detective defects into graphene confirmed by Raman measurements.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

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