[논문]금속-절연체-금속 소자의 산화막 성장 방법에 따른 터널링 전위장벽 특성 연구

정현태; 김용민; 정규호; 임현식; 정웅; 김형상

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금속-절연체-금속 소자의 산화막 성장 방법에 따른 터널링 전위장벽 특성 연구
Tunnel Leakage Current in Metal-insulator-metal Devices with an Ultra-thin Tunnel Barrier

새물리 = New physics, v.57 no.4, 2008년, pp.296 - 301

정현태 (동국대학교 반도체과학과) , 김용민 (동국대학교 반도체과학과) , 정규호 (동국대학교 반도체과학과) , 임현식 (동국대학교 반도체과학과) , 정웅 (동국대학교 반도체과학과) , 김형상 (동국대학교 물리학과)

초록
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본 연구에서는 터널링 전류가 지배적으로 나타나는 2 nm이하의 얇은 산화막을 가진 tunnel junction에서 산화막 성장 방법에 따른 금속/산화막 접합면에서의 전위장벽 특성을 조사하기 위해 플라즈마 산화 방법과 열 산화 방법을 이용하여 Al/AlO_x/Al 및 Al/AlO_x/Nb 접합 소자를 제작하였다. Image force 효과를 고려한 양자역학적인 Transfer matrix 계산법을 이용하여 터널링 전류를 계산하고 측정된 결과와 비교하여 Al(또는 Nb)/AlO_x 접합에서의 터널링 장벽의 높이, 두께 및 AlO_x 유전상수를 추출하였다. 양자역학적인 transfer matrix 계산법을 이용한 모델링 결과는 tunnel junction의 측정된 터널링 전류 특성과 아주 높은 정확도를 가지고 일치하였으며, 이 결과에서 Al (또는 Nb)/AlO_x 접합면에서 터널링 장벽 높이는 전극으로 사용된 금속 물질에 크게 영향을 받지만 AlO$_x$ 산화막의 성장 방법에는 관계없이 동일한 전위장벽 높이를 가진다는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

We have studied the transport phenomenon in Al and Nb based metal-insulator-metal tunnel junctions. The deposition of the Al and the Nb thin films was done using angle evaporation through a suspended mask formed in a Ge layer supported by a thermally stable polymer while the tunnel barrier was formed uwing thermal oxidation or plasma oxidation of the bottom Al layer. After the oxidation, we deposited the Al or the Nb top layer. The measured current-voltage (I-V) characteristics were compared with the modeled ones by using transfer matrix technique. In the modeling, Simmons’ image force correction was taken into account. We extracted basic junction parameters, such as the barrier height and width. The measured and the modeled I-V curves were in good agreement.

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