随着超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated Circuits)的高速发展,晶体管尺寸越来越小,M-I-M电容密度的要求也越来越高,传统介质Si02已逐渐不能满足日益增长的性能需求。为应对这种挑战,高介电常数(high-k)材料被引入以替代Si02,其可以在保持等效厚度不变的条件下增加栅介质的物理厚度,大大减小直接隧穿效应和栅介质承受的电场强度,或在MIM电容应用中极大地提高电容密度。本文第一部分先以CVD生长ALD生长A1203和ZnO,制备相应样品并利用TEM及AFM进行薄膜表征,发现非晶态薄膜生长前后表面粗糙度的变化,提出“表面光滑作用”理论；再制备基于Ta205薄膜的MIM器件,测量其电学特性,并结合“表面光滑作用”解释I-Ⅴ曲线不对称性的形成原因,最后测量不同温度条件下电学特性以厘清漏电机理。本文第二部分针对La203与Ce02薄膜,首先利用XPS研究La2O3/Si结构样品在快速热退火处理后不同深度处的化学组成及化学键变化。实验结果表明500℃热退火会导致基底Si原子深入到La203薄膜内部,在界面和薄膜主体处反应生成硅酸盐,造成薄膜性能退化。再研究CeO2/La2O3堆垛结构中不同深度处化学组分和成键类型。通过分析Ce3d、La 3d、Si 2s和O1s的光电子能谱,发现La原子能扩散进入到Ce02薄膜中,在CeO2/La2O3界面处形成Ce-La混合氧化物,Ce02薄膜中共存有Ce3+和Ce4+离子。此外与单纯的La2O3/Si样品相比,CeO2/La2O3/Si样品在La2O3/Si发生大范围的Si氧化反应,这是由于向外扩散的La原子促进Ce02中还原反应的发生,是其提供更多额外的O原子。这些O原子能帮助降低La203薄膜中氧空位的含量,抑制界面处La-Si键的形成。