INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES
Repositório Digital da Produção Técnico Científica

Navegação por título da publicação "Tuning the dielectric response of HfO 2 nanoparticles by Si-doping"

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  • IPEN-DOC 25561

    SALES, T.S.N. ; BURIMOVA, A. ; CARBONARI, A.W. ; BOSCH-SANTOS, B. ; PEREIRA, L.F.D. . Tuning the dielectric response of HfO 2 nanoparticles by Si-doping. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NANOPARTICLES-NANOMATERIALS AND APPLICATIONS, 3rd, January 22-25, 2018, Caparica, Portugal. Abstract... 2018.

    Abstract: The properties of bulk materials and corresponding nanostructures may differ significantly which leads to distinct scopes of their applications. As the miniaturization continues, nanostructures show great potential in microelectronics. Among others, nanostructured hafnium (IV) oxide (hafnia, HfO 2 ) has attracted considerable attention due to its chemical stability and physical characteristics 1 . It has high dielectric constant ( ∼ 25) and is relatively thermally stable (melting point at 3085 K) 2 . These qualities have made hafnia an alternative to SiO 2 for gate oxide layers in field-effect transistors, since the leakage current issue and consequent thickness limitations of silica were hindering miniaturization. Clearly, the features of HfO 2 can be further tuned by doping 3 . Understanding the relation between the macro-properties of such complex systems and their architecture at atomic scale should help select doping parameters adequate for particular applications. In this work 0at%, 5at% and 10at% Si-doped HfO 2 nanoparticles (NPs) were synthesized via sol-gel method. Basic characterization included scanning/transmission electron microscopy, electron backscattering and X-ray diffraction. NPs were demonstrated to have spherical shape, sizes in the range of 10─40nm and monoclinic structure (m-HfO 2 ). Local structure and electronic environment of the samples was probed with perturbed angular correlation (PAC) spectroscopy. Sample irradiation resulted in the formation of 181 Hf isotopes (PAC probes 4 ) at several sites whose decay to 181 Ta is preferentially through an intermediate (metastable) state with lifetime depending strongly on local extra-nuclear fields. Thus, time distribution of decay probability provided information on the ambient of the probe. For undoped sample PAC data has revealed two distinct Hf sites, one of those possessing well-defined quadrupole frequency ν Q ≈ 750 MHz and electric field distribution asymmetry η ≈ 0.36. Site occupation raised with temperature from 16% at T = 473K to 75% at T = 1073K, which agrees with the results found in the literature for the quadrupole interactions of 181 Ta in m-HfO 2 4 . For the doped samples (both Si 5at% and 10at%) additional site was observed. Symmetrical electric field distribution ( η = 0) and a greater site fraction at T = 673─873K allowed to attribute it to a tetragonal phase of hafnia. First principles analysis has shown that doping m-HfO 2 with certain cations can induce the formation of tetragonal phase 5 . We emphasize that this phase is desirable for transistor applications since it is associated with the highest dielectric constant.

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Autor: Maprelian

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

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