超快雷射轉印術於相變化材料奈米結構製作與量測

Nano Fabrication and Measurement of Phase-change Thin Film by Ultrafast Laser and Atomic Force Microscopy

曾銘綸(Ming-Lun Tseng) ； 陳柏翰(Bo-Han Chen) ； 朱正弘(Cheng-Hung Chu) ； 張家民(Chia-Min Chang) ； 林威志(Wei-Chih Lin) ； 朱念南(Nien-Nan Chu) ； 馬書德(Masud Mansuripur) ； 劉愛群(Ai-Qun Liu) ； 蔡定平(Din-Ping Tsai)

《光學工程》 117期 (2012/03) Pp. 36-43

https://doi.org/10.30011/OE.201203.0005

摘要

近年來，相變化材料之應用在學界及工業界都得到極大的注意，原因在於相變化材料在結晶與非結晶態間光電之性質有明顯的差異。相變化材料在眾多領域中已經有廣泛的應用，例如高密度的光儲存、相變化記憶體、奈米微影術、 相變化元件。 本論文研究雷射轉印術製作相變化材料鍺銻碲結構。使用濺鍍機鍍一層初鍍態鍺銻碲（as-deposited Ge2Sb2Te5）奈米薄膜於透明基版（稱之為母版），再經由飛秒雷射曝光後使薄膜上照光區域急速溶化並自透明基版表面轉移至另一側基板之表面（稱之為子版）。本實驗藉由改變寫入雷射功率以及不同厚度之初鍍態鍺銻碲合金薄膜於玻璃基版表面製作一系列不同尺寸以及相態分佈之鍺銻碲奈米點矩陣。我們使用原子力顯微儀以及光學量測系統量測子版表面上長成鍺銻碲奈米點狀結構之尺寸形貌以及性質。藉由這兩種量測工具，我們發現母版上鍺銻碲薄膜的膜厚以及曝光雷射的照度對於子版表面形成之點於尺寸、形貌以及相態有直接的影響。本技術提供一簡易製程供任意形貌之相變化材料鍺銻碲微結構之製作，它具有極大的潛力未來應用於諸如光學元件、微機電、或是相變化記憶體等領域。

關鍵字

相變化材料 ； 奈米微影術 ； 光儲存

並列摘要

Femtosecond laser pulses are focused on a thin film of Ge2Sb2Te5 phase-change material, andthe transfer of the illuminated material to a nearby substrate is investigated. The size, shape, and phase-state of the fabricated pattern can be effectively controlled by the laser fluence andby the thickness of the Ge2Sb2Te5 film. Results show multi-level electrical andopticalreflection states of the fabricated patterns, which may provide a simple and efficientfoundation for patterning future phase-change devices.

並列關鍵字

Optical design and fabrication ； materials and process characterization ； optical storage-recording materials