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随着集成电路的发展，传统的器件尺寸将接近其物理极限，越来越多的人开始研究利用一维纳米材料替代传统硅材料来制作器件。随着互连程度越来越复杂，low-k材料和铜互连技术也已成为替代传统铝互连的关键技术。本文针对这两点分别研究了基于纳米线的MOSFET的制备工艺、材料及电学特性，并通过量子化学计算系统研究了low-k互连介质的吸水问题及在low-k材料上原子层淀积超薄扩散阻挡层的反应机理。
一．论文首先用原子层淀积(ALD)方法在ZnO纳米线上淀积了超薄Al<,2>O<,3>薄膜，并探究了其材料特性。通过SEM及EDS表征了淀积薄膜前后的表面形貌和成份，用XPS进一步表征了其组分。研究发现：
1)原子层淀积的超薄Al<,2>)<,3>薄膜能够均匀覆盖ZnO纳米线表面，薄膜具有很高的保型性；
2)由于ZnO纳米线表面有过剩的Zn原子，在淀积Al<,2>O<,3>薄膜时，水分子优先与Zn原子结合，造成Al<,2>O<,3>薄膜处于缺氧状态；
3)热退火处理会进一步促进薄膜中的O原子与Zn结合，使Al<,2>O<,3>薄膜处于更高的缺氧状态。
二、本文用随机散落法和聚焦离子束结合的方式，制作了Se纳米线MOSFET，并进行了电学测量。
1)通过研究发现Se纳米线在光照下电导率明显增强，具有较好的光开关特性；
2)我们制得的器件具有场效应，即漏电流随栅电压有明显变化，但是所得器件均未能出现截止；
3)Se纳米线MOSFET器件之间电流差别很大，我们认为这是由于Se纳米线之间的差别造成。
三、基于量子化学计算，本文利用Guassian 03软件研究了掺碳氧化硅(SiOC)的吸水反应。
1)针对材料中的Si-CH<,3>和Si-CH<,2>-Si这两种可能与水发生水解反应的反应基团，研究得出Si-CH<,3>基团比Si-CH<,2>-Si更容易受水分子的作用而脱离，从而使材料性能退化；
2) 吸水反应的反应势垒并没有随-CH<,3>，基的增加而发生变化，因此得出H<,2>O对SiOC薄膜的作用并不会因薄膜中C含量的变化而改变；
3) 对于多孔SiOC薄膜，有多个水分子吸附于表面的情况下，H<,2>O对薄膜的破坏作用会加强，这是因为当水分子以二聚物形式存在时，由于氢键的作用，吸水反应势垒明显降低。
四、最后通过量子化学计算，对在SiOC低k互连介质上原子层淀积(ALD)超薄Tan阻挡层进行了理论研究。
1) 反应前体TaCl<,5>容易于吸附在-OH表面，但很难吸附于-CH<,3>表面上，因此导致TaCl<,5>很难在SiOC薄膜上生长；
2)氮化处理过的SiOC表面，由于-NH<,2>替代了表面的-CH<,3>，使得TaCl<,5>容易吸附于表面，从而使TaN容易生长。