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제안 방법
- UV-Vis-NIR Spectrophotometer (Cary500Scan)를 사용하여 800∼3000 nm 파장 범위에서 비정질상과 결정상의 투과도(TOP)를 측정하여 흡수계수(α)와 파장(λ)의 관계식을 통해 흡수 단 부근에서 Si 함량에 따른 광학적 특성을 분석하였다. 4-point probe (CNT-series)를 이용하여 박막의 면저항을 측정하여 열처리 온도에 따른 박막의 전기적 특성을 분석하였다. 면저항 값은 최소 3회 측정한 후 평균값을 사용하였다.
- 비정질 박막을 rf-magnetron co-sputtering 방법으로 제작하였다. Si 타겟의 파워를 달리하여 함량에 변화를 주었고 각 함량에 따른 박막에 대해 질소 분위기 하에서 열처리 하여 박막의 비정질, 결정질 간의 구조적, 광학적, 전기적 특성 및 상변화 속도를 연구하였다. XRD 분석 결과를 통한 거시적 열 노출에 따른 결정화 특성과 나노-펄스 스캐너를 이용한 미시적 광 노출에 따른 결정화 속도변화를 평가하였다.
- UV-Vis-NIR Spectrophotometer (Cary500Scan)를 사용하여 800∼3000 nm 파장 범위에서 비정질상과 결정상의 투과도(TOP)를 측정하여 흡수계수(α)와 파장(λ)의 관계식을 통해 흡수 단 부근에서 Si 함량에 따른 광학적 특성을 분석하였다.
- Si 타겟의 파워를 달리하여 함량에 변화를 주었고 각 함량에 따른 박막에 대해 질소 분위기 하에서 열처리 하여 박막의 비정질, 결정질 간의 구조적, 광학적, 전기적 특성 및 상변화 속도를 연구하였다. XRD 분석 결과를 통한 거시적 열 노출에 따른 결정화 특성과 나노-펄스 스캐너를 이용한 미시적 광 노출에 따른 결정화 속도변화를 평가하였다. Si을 첨가함에 따라 결정화 온도는 증가하고 이로 인해 결정화 속도는 감소하는 경향을 보이지만 면저항은 결정상 및 비정질상 모두에서 상대적으로 증가함을 알 수 있다.
- 각 조성 박막에 대해 투과도 TOP를 측정하였다. 측정된 TOP(λ)값을 α(λ) =−lnTOP(λ)/d의 식을 이용하여 파장에 의존하는 광흡수계수 α(λ)를 구하였다.
- 또한 658 nm 파장의 레이저 다이오드가 장착된 나노-펄스 스캐너를 사용하여 1∼17 mW 파워 범위와 10∼460 ns 펄스폭의 범위에서 비정질 박막의 상변화로 인한 반사도의 차이를 평가하여 Si 함량에 따르는 비정질-결정질 간의 상변화 속도 변화 특성을 분석하였다.
- 박막은 base pressure 3×10−6 Torr, sputtering pressure 3×10-3 Torr의 진공에서 Si(100) 및 유리 기판(Coring glass 7059)위에 Si 타겟과 Ge2Sb2Te5 타겟을 co-sputtering 하였다.
- 본 연구에서는 PRAM 소자의 상변화 재료인 Ge2Sb2Te5 박막에 Si 을 첨가하여 비정질, 결정질상간의 구조적, 전기적, 광학적 특성 변화를 평가하였고 나노-펄스 스캐너(nano-pulse scanner)를 사용하여 Si 함량에 따른 상변화 속도를 비교하였다.
- 실험 박막에 대해 레이저 조사 후 ablation이 되지 않는 구간에서의 측정을 위해 레이저 파워와 지속시간은 각각 1 ∼ 17 mW 와 10 ∼ 460 ns 로 하였다.
- 열처리 전, 후의 박막은 XRD (X’pert PRO MRD)를 이용하여 온도별 각 상의 구조변화를 분석하였다.
- 측정에 사용된 전류와 파워는 각각 30 mA, 40 kV 였으며, 20∼80° 범위에서 2θ-scan으로 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 박막은 GeTe-Sb2Te3 유사 이원선의 조성을 따르는 대표적인 상변화 물질로 이용되는 Ge2Sb2Te5 타겟과 도펀트로 사용된 Si 타겟을 RF-마그네트론 스퍼터링을 이용하여 증착하였다. 박막은 base pressure 3×10−6 Torr, sputtering pressure 3×10-3 Torr의 진공에서 Si(100) 및 유리 기판(Coring glass 7059)위에 Si 타겟과 Ge2Sb2Te5 타겟을 co-sputtering 하였다.
데이터처리
- 4-point probe (CNT-series)를 이용하여 박막의 면저항을 측정하여 열처리 온도에 따른 박막의 전기적 특성을 분석하였다. 면저항 값은 최소 3회 측정한 후 평균값을 사용하였다. 또한 658 nm 파장의 레이저 다이오드가 장착된 나노-펄스 스캐너를 사용하여 1∼17 mW 파워 범위와 10∼460 ns 펄스폭의 범위에서 비정질 박막의 상변화로 인한 반사도의 차이를 평가하여 Si 함량에 따르는 비정질-결정질 간의 상변화 속도 변화 특성을 분석하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 Si을 첨가한 Ge2Sb2Te5 비정질 박막을 rf-magnetron co-sputtering 방법으로 제작하였다. Si 타겟의 파워를 달리하여 함량에 변화를 주었고 각 함량에 따른 박막에 대해 질소 분위기 하에서 열처리 하여 박막의 비정질, 결정질 간의 구조적, 광학적, 전기적 특성 및 상변화 속도를 연구하였다.
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