在超高真空条件下,利用脉冲激光沉积技术在衬底为300℃的硅片上面沉积不同厚度的Er₂O₃、La₂O₃、Al₂O₃、LaAlO₃高电介质薄膜,制成不同体系的多层薄膜结构。在原位条件下,利用同步辐射光电子能谱研究了在氧气中,不同退火温度下,硅与高k氧化物界面层的电子结构。在Er₂O₃/Al₂O₃/Si多层薄膜结构中,Al₂O₃作为势垒层,XPS研究了Er₂O₃与Si的界面电子层结构:无论是在相同势垒层的厚度,不同退火温度下,还是在相同退火温度,不同势垒层厚度下,Al₂O₃中Al的2p峰在低、高温退火前后没有变化;Er 4d峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒。衬底硅的芯能级峰在沉积Al₂O₃时没有变化,但在沉积Er₂O₃薄膜时和退火过程中,有硅化物生成,而且同一温度下,随着Al₂O₃厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层起到了很好的阻挡扩散的作用。这就表明Al₂O₃从沉积到退火,不参与任何反应,与Si界面很稳定;但在沉积Er₂O₃或者在退火过程中,它就会与通过势垒层的间隙式扩散硅反应,形成硅酸盐,其与硅的界面不太稳定。在La₂O₃/LaAlO₃/Si多层膜结构中,XPS研究了LaAlO₃作为势垒层的La₂O₃与Si的界面电子结构。结果显示,LaAlO₃中Al的2p峰在沉积和退火前后没有变化;衬底硅的芯能级峰在沉积LaAlO₃时没有变化,但在沉积La₂O₃薄膜和退火过程中,硅峰变弱;O的1s芯能级的峰由多种不用的氧化物薄膜层和反应物中的氧杂化而成。结果表明:LaAlO₃从沉积到退火当中,不参与任何反应,Si与LaAlO₃界面相当稳定;在体系中,阻挡层La AlO3起到阻挡硅扩散的作用,进一步表明La₂O₃与硅的界面不太稳定。比较两种结构,其热稳定性随着势垒层厚度的增加而增加,在等效氧化层厚度不变的情况下,其物理厚度就会沉积的越厚,即减小了漏电流,又提高了器件的稳定性。