氮摻雜對鍺銻合金性質影響研究

王高源(K. Y. Wang)

指導教授 ： 周麗新

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2006年)

摘要

本實驗是利用反應性直流磁控濺鍍的方式鍍製摻雜氮原子的GeSb9 相變化記憶薄膜，觀察氮原子摻雜對薄膜熱性、光性、微結構及電性的影響，研究結果顯示製程中氮氣流量的增加，將使得薄膜氮原子濃度驟增，但接下來即緩慢增加。在DSC 升溫速率為 5℃/min所得結晶溫度從原本的186℃（純GeSb9 膜） 上升到246.5℃（N 含量10.1at.%）。結晶活化能從6.79 eV（純GeSb9 膜）下降為3.24 eV（N 含量8.73 at.%）。從XRD 結果發現，摻氮後會抑制原本未含氮
GeSb9（003）晶面優選現象，且隨著氮含量的增加晶格常數也開始變大，從4.493 Å（純GeSb9 膜）增加到4.528 Å（N 含量8.73 at. %），藉由TEM 觀察發現，未含氮試片的晶粒大小大約在300~900nm，隨著氮含量的增加，晶粒有變小的趨勢，在N 含量17.7 at.％的試片其晶粒大小已減少到3~10nm。結晶相的電阻係數從1.29×10-4Ω-㎝(純GeSb9 膜)上升到21.8×10-4Ω-㎝(N 含量17.7at.%)，非晶相的電阻係數從1.93Ω-㎝(純GeSb9 膜)上升到21.96Ω-㎝(N 含量17.7at.%)。透過ESCA 分析，觀察到摻氮後結晶相內，Ge 會跟N 原子形成氮化物GeN4。非晶相的光能隙會由0.25eV(純GeSb9 膜)上升到0.38eV（N 含量10.1at.%）。靜態測試的結果顯示，只要雷射功率大於6 mW，掺氮並不會影響GeSb9 結晶所需雷射脈衝照射時間。

關鍵字

鍺銻合金 ； 摻氮 ； 相變化記憶體

參考文獻

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