伴随着微电子技术的飞速发展，CMOS器件的集成度越来越高，使得晶体管的特征尺寸越来越小。随着晶体管尺寸的减小，介质层正在以超摩尔定律的速度减薄并接近其物理极限。许多尖锐的问题包括隧穿漏电流所带来的功耗激增、载流子迁移率的降低使继续使用传统的SiO2做下一代MOSFET的栅介质已经成为不可能。高介电常数材料由于其在能够保持等效氧化层厚度不变的情况下，增加栅介质层的物理厚度，从而大大减小直接隧穿效应和提高栅介质承受电场的强度成为近些年来研究的热点。在众多High-K材料中，HfO2以其相对高的介电常数(k～25)，宽禁带宽度(>5电子伏特)，好的热稳定性以及化学稳定性而成为人们公认最有希望取代SiO2的材料。　　 本文采用脉冲激光沉积制备了具有低粗糙度(均方根粗糙度小于0.5 nm)、合适介电常数(k～27)和低漏电流的HfO2栅介质薄膜及其MOS器件。系统地研究了不同的退火条件对HfO2薄膜的物理、电学性能的影响。采用N2退火有效地消除了HfO2/Si之间的界面，明显地降低了HfO2栅介质中的缺陷。在此基础上，原位电离氮的引入提高了HfO2薄膜热稳定性并有效地控制了HfO2/Si之间的界面，同时电学性能也得到显著提高。另外我们还深入研究了以HfO2为栅介质的MOS器件的漏电流传导机制。对于寻找合适的金属电极我们也做了初步的尝试。