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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林宏達
研究生(外文):Hung-Ta Lin
論文名稱:硫屬合金薄膜相變化暨物性研究
指導教授:周麗新
指導教授(外文):Lih-Hsin Chou
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:硫屬合金相變化非揮發型記憶體
外文關鍵詞:chalcogenide alloyphase changeNonvolatile memory
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相變化型記憶體(簡稱C-RAM 或OUM)是一種近幾年才逐漸受到重視並進行研究的新型記憶體元件,擁有相當快速的programming time、工作電壓小、覆寫次數大於1013次、工作的溫度範圍可從mil.~std.等眾多優點。
本研究以直流磁控濺鍍法鍍製Ge2Sb2Te5薄膜;藉由X-RAY分析晶相的形成,發現隨著熱處理溫度的升高薄膜結構由介穩態的f.c.c.結構轉變成穩定的Hexagonal結構;藉由四點探針儀器之量測,可發現非晶相與結晶相的電阻值差異可達到7個order以上;藉由DSC與溫度-電阻的實驗可發現Ge2Sb2Te5薄膜結晶溫度位在150~180℃之間; Ge2Sb2Te5薄膜的結晶活化能約為2.11 eV。
在Sandwich結構的製作上,本研究以直流磁控濺鍍法鍍製各個
膜層,並利用微影技術製作所期望的元件結構;在電性量測上,當上
下電極兩端的電壓大於門檻電壓Vth時,Sandwich結構則由高電阻
值的狀態轉變成低電阻狀態,對電壓源而言門檻電壓Vth值介於1~2V,對電流源而言門檻電壓Vth值介於0.4~0.6V。

目錄
摘要....................... I
Abstract......................II
目錄.......................III
圖目錄......................VI
表目錄......................IX
一、簡介.........................1
1.1 簡介....................... 1
1.2 文獻回顧..................... 3
1.2-1 記錄原理...................4
1.2-2 記憶體元件之結構與材料............7
1.2-2.1元件結構.................7
1.2-2.2 導電層..................9
1.2-2.3 記錄層................. 10
1.2-3 Ge-Sb-Te 三元合金材料 ........... 11
1.2-3.1 材料特性.............. 12 1.2-3.2 材料分析.............. 14
1.2-4 衰退現象...................17
1.2-4.1 晶粒的殘留............... 17
1.2-4.2 邊緣效應................ 18
1.2-4.3 電極的影響............... 19
1.3 研究目的.....................21
二、實驗步驟......................22
2.1 第一階段---記錄層性質分析.............22
2.1-1 基板的清洗................. 23
2.1-1.1 清洗燒杯................ 23
2.1-1.2 清洗基板................ 23
2.1-2 單層薄膜的製作............... 24
2.1-3 薄膜基本性質分析.............. 24
2.1-3.1 鍍膜均勻度與度膜速率的量測....... 24
2.1-3.2 組成分析................ 25
2.1-3.3 熱性質分析............... 26
2.1-3.4 晶相分析................ 27
2.1-3.5 電性質分析............... 28
2.2 第二階段---Sandwich結構製作與分析........ 29
2.2-1 Sandwich結構的製作.............29
2.2-1.1各層薄膜的製作............. 29
2.2-1.2黃光微影技術與Lift-off技術........30
2.2-2 電性質分析................. 30
2.2-2 SEM觀察..................31
2.3 使用儀器簡介...................31
2.3-1 X射線繞射分析儀.............. 31
2.3-2 四點探針.................. 31
2.3-3 掃描式電子顯微鏡.............. 32
三、結果與討論.....................33
3.1 記錄層性質分析..................33
3.1-1 鍍膜均勻度與鍍膜速率的量測......... 33
3.1-2 組成分析.................. 35
3.1-3 熱性質分析................. 35
3.1-3.1結晶活化能分析............. 35
3.1-3.2 比熱分析................ 39
3.1-4 晶相分析.................. 41
3.1-5 電性質分析 .................42
3.1-5.1 電阻係數分析.............. 42
3.1-5.2 電阻-溫度分析..............44
3.2 Sandwich結構性質分析...............50
3.2-1 Sandwich結構的製作.............50
3.2-2 電性質分析................. 50
3.2-2.1 電壓源(V-mode) .............50
3.2-2.2 電流源(I-mode) ............. 56
3.2-3 SEM觀察..................58
四、結論........................ 61
五、參考文獻......................63

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