碲氧摻雜對鍺銻合金性質影響研究

施翔文(HSIANG-WEN SHIH)

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(2008年)

摘要

本研究以6吋GeSb9二元合金靶材配合Te純金屬靶材，進行反應性直流磁控雙靶共濺鍍(co-sputtering)，鍍製摻雜碲氧原子的GeSb9-Te/O膜，。觀察碲氧原子摻雜對薄膜熱性質、微結構、光性質及電性質的影響，並評估此材料應用在PRAM記憶層的可行性。
在升溫速率為 5℃/min的DSC曲線所得的結晶溫度會從168.6℃(純Ge12.9Sb84.05Te3.59膜) 上升到200.77℃ (Ge10.64Sb85.35Te4.01 O 17.3 at.%)。結晶活化能從5.33 eV（純Ge12.9Sb84.05Te3.59膜）下降為2.68 eV（Ge10.64Sb85.35Te4.01 O 17.3 at.%）。從XRD繞射圖觀察，在經過500℃熱處理後，在高氧含量 (O大於28 at.%)的GST-O膜以Sb2O3結晶相為主，低氧含量 (O小於18 at.%)的GST-O膜則皆以Sb結晶相為主，由250℃熱處理後的XRD分析，摻雜氧原子後會抑制Te-doped GeSb9薄膜（003）晶面的優選現象，且隨著氧含量增加晶格常數也隨之變大，從4.482 Å(純Ge12.9Sb84.05Te3.59膜)增加至4.521 Å (O 17.3 at.%)。藉由TEM觀察發現純GST膜晶粒約700 nm，在氧含量17.3 at.%的GST-O膜其晶粒大小已減少至100 nm。利用250℃熱處理的ESCA分析，觀察到所有試片都存在GeOx的鍵結，只有在高氧含量 (O 28.07 at.%）的GST-O膜中會出現Sb2O3鍵結，且在500℃時會轉變成Sb2O5。非晶相的光能隙會由0.24 eV (純Ge12.13Sb82.99Te4.88膜)上升到0.40 eV（O 17.3 at.%）。非晶相的電阻係數值由4.04 Ω-㎝ (純Ge12.9Sb84.05Te3.59膜)增加至24.81 Ω-㎝ （Ge10.64Sb85.35Te4.01 O 17.3 at.%），結晶相的電阻係數值由1.12×10-4 Ω-㎝ (純Ge12.9Sb84.05Te3.59膜)增加至1.05×10-3 Ω-㎝（Ge10.64Sb85.35Te4.01 O 17.3 at.%）。

關鍵字

鍺銻 ； PRAM ； 掺氧碲

參考文獻

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