우리는 저온(200°C)에서 촉매 화학기상증착(Catalytic chemical vapor deposition, Cat-CVD)을 이용하여 다층 박막 구조를 제작하고자 하였다. 두 개의 실리콘 질화물(SINx) 층 사이에 비대칭으로 두께 5–10 nm의 나노결정 실리콘(nc-Si) 층을 배치하였다. SiNx 층의 조성은 실리콘-풍부 및 질소-풍부 범위에서 변화시켰다. 각 층은 증착 후 열처리(포스트 어닐링) 없이, Cat-CVD 챔버에서 연속적으로 증착되었다. 고분해능 투과전자현미경(HRTEM) 결과, nc-Si 층은 하부 SiNx 층의 표면에서 기둥(column) 형태로 성장하였고, 이러한 기둥상 구조는 상부 SiNx 층의 수 nm까지 연장되었다. 광발광(PL) 스펙트럼에서는 nc-Si 층의 두께가 증가할수록 전체 강도는 증가하였으나, 주 피크의 위치는 SiNx 층의 조성 변화에 대해 더 민감하게 변하였다. 축전용량-전압(C-V) 히스테리시스는 질소-풍부 실리콘 질화물(NRSN) 층 사이에 두께 10 nm의 nc-Si 층을 삽입한 경우에만 관찰되었다. 바이어스 전압 5 V에서, 두께 10 nm의 nc-Si 층을 포함한 시료의 전류는 두께 5 nm의 nc-Si 층을 포함한 시료에 비해 적어도 두 자릿수(orders of magnitude) 이상 더 높았다. I-V 곡선은 1.1 MV/cm보다 큰 전기장 크기에서 Fowler-Nordheim 및 Poole-Frenkel 두 모델 모두로 잘 적합되었으며, 이는 누설 전류 증가에 두 메커니즘이 모두 기여함을 시사한다.

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