透明氧化物半导体Hf02属于第三代宽禁带半导体,在可见光区具有很高的透过率,在红外区具有很高的反射率,被广泛应用于微电子学,光电子学等众多领域,而其应用的主要形态结构为氧化物半导体薄膜。随着集成电路(IC)晶体管的迅速缩小,对于传统的二氧化硅(Si02)栅极电介质的直接隧道漏电流和耗散率急剧增加,导致其已经无法满足IC晶体管的发展需要。现在急需一种新型高介电质(K)材料替换传统的二氧化硅栅极电介质材料。在诸多被选出用作栅极氧化物的高k材料中,Hf02具有高介电常数、宽带隙、高击穿电场、以及在Si衬底上良好的热稳定性。因此,Hf02是最理想的新型栅极电介质材料的候选者之一。本文研究通过原子气相沉积法在不同Si衬底温度和氧气流量的条件下生长一系列纳米级HfO2薄膜样品。使用多种分析技术表征这些薄膜样品,主要包括X射线光电子能谱(XPS)、掠入射X射线衍射谱(GIXRD)、多角度椭圆偏振光谱(VASE)和卢瑟福背散射能谱(RBS),并进行深入的综合分析。从XPS获得Hf02薄膜样品表面元素的成分和组分比,通过光电子能谱中Hf4+4f和Hf+ 4f峰之间的强度比的变化,很好地解释Hf 4f峰结合能的化学位移的机理;通过VASE获得样品薄膜厚度、光学常数和光学禁带宽度等信息;通过RBS实验数据的模拟分析,得到出Hf02薄膜层整体的厚度和元素组分比;通过GIXRD揭示了 HfO2薄膜中单斜晶相、正交晶相和四方晶相在薄膜中的分布,及晶粒大小随薄膜厚度增长的变化情况。综合分析得知,在较高Si衬底沉积温度和较大的氧气流量环境下外延生长的HfO2是多晶薄膜,具有更高质量;并且随着薄膜厚度的增加,更快的趋于单一晶相。