3-1、AIST 相變化動力學實驗流程
AIST 相變化動力學部份之實驗流程如圖 3-1 所示。
圖3- 1、AIST 相變化動力學實驗流程示意圖。
3-1-1、含 AIST 奈米複合紀錄層光碟之訊號改善實驗流程
含AIST 奈米複合紀錄層光碟之訊號改善之實驗流程如圖 3-2 所示。潤濕層 材料包括：銀（Ag）、鈦（Ti）、金（Au）、鉻（Cr）、鉑（Pt）、氧化鉻（CrO）、
氮化鍺（GeN）、氮化鋁（AlN）、氧化矽（SiO2）、等。
濺鍍AIST 奈米複合靶材
薄膜試片
薄膜性質量測 薄膜電性量測
X 光繞射分析
等升溫速率即時電阻量測
恆溫即時電阻量測
即時X 光繞射分析
結果討論
圖3- 2、含 AIST 奈米複合紀錄層光碟之訊號改善實驗流程示意圖。
3-2、AIST 及奈米複合薄膜製備
本實驗濺鍍製程製備純AIST 及兩種不同組成之 AIST-SiO2奈米複合薄膜，
90 wt.%AIST + 10 wt.%SiO2（以下簡稱為90A10S）與 85 wt.%AIST + 15 wt.%SiO2
（以下簡稱為85A15S），以供實驗之用，濺鍍製程方法如下所述。
將n-type 之矽基板（100）以濕氧化法（Wet Oxidation）在其表面生長一層 約為500 nm 氧化層，目的為抑制矽擴散至所沈積的薄膜而影響實驗結果；將已 氧化之矽晶圓切割成面積為1.5×1.5 cm2做為薄膜沈積之基板，並以六靶濺鍍機 進行沈積薄膜，其鍍膜條件為：背景壓力為8×10−6 torr、工作壓力為 4 mtorr，
濺鍍功率為50 W，薄膜厚度為 30、50、100 與 150 nm。六靶濺鍍機之構造如圖 3-3 所示。
AIST 靶材與 AIST-SiO2複合靶材（AIST-SiO2 Composite Target）係由光洋科 技公司提供，其分別為：純AIST 靶（Ag：In：Sb：Te = 2：7：64：27）、90A10S 複合靶與85A15S 複合靶。
濺鍍潤濕層薄膜材料
結果討論
熔融之AIST 滴在薄膜試片上
觀察其潤濕效果作為材料選擇依據
導入光碟製程 訊號品質測試 TEM 結構分析
圖3- 3、六靶濺鍍機之構造圖。
3-3、即時電性量測
薄膜鍍製完成之後，即置入自組的即時電性量測系統做升溫或恆溫實驗。系 統構造圖如圖3-4 所示。
圖3- 4、即時電性量測系統。
電性量測於真空環境中進行。使用機械幫浦將真空腔體（1）抽至約 60-70 mtorr，再通入氬氣（Ar），如此重覆 3-4 次，再抽氣，以確保腔體內部的氧氣存 量低到不足以氧化試片。
試片置於真空腔體中的銅製加熱平台（2）上，下方以溫控器控制鹵素燈管 加熱，並在銅製平台之腹部置入一 K-type 熱電偶（3），以確保實驗溫度之準確 性。片電組之量測是由並排且等距的四根探針所量測，最外側的A 和 D 探針由 Keithley 2400 電源供應器供應固定的電流，而 B 和 C 探針量測此兩點間的電位 差。利用電阻率與電流、電為差的關係式：
ln2 I
=Vdπ
ρ （3-1）
計算出電阻率並記錄電阻率又時間的關係，（3-1）式中ρ為電阻率，V 為電位差，
I 為電流，d 為膜厚，π 為圓周率[61]。
3-4、XRD 分析
本實驗將薄膜沈積於矽基板上，並以升溫速度 10°C/min 升溫至不同退火溫 度下做結構變化比較，其退火溫度為250 及 150°C 退火 30 分鐘，使用 X 光繞射 儀分析（X-ray Diffraction，M18XHF，Material Analysis and Characterization SRA）
做結構分析。X 光光源為 Cu-Kα輻射光，工作電流與電壓分別為200 mA 及 50 kV，
入射角度為 1°，掃描角度範圍為 5 至 80°，掃描速度為 2°/分鐘，並以 Joint Committee on Power Diffraction Standards（JCPDS）資料庫分析試片之晶體結構。
即時變溫 XRD 量測係在國家同步輻射中心（National Synchrotron Radiation Research Center，NSRRC）量測，X 光光束線為 Wiggler 17A（4 至 15 keV），入 射之光子是利用兩片平行的 Si(111)的單晶進行能量之選取，其光子數可達 1010 photon/sec。圖 3-5 為量測所使用之可加熱載具之構造外觀圖，為了準確量測到
實驗之溫度我們將溫度感測器置於試片正下方。
圖3- 5、可加熱載具之構造圖。
3-5、Kissinger 分析
將同一膜厚的試片以六個不同的升溫速率（1、2.5、5、7.5、10 及 16°C/min）
加熱，記錄時間對溫度、時間對電阻的關係，並將此兩組記錄轉換成溫度對電阻 的關係。取得ρ-T 曲線後，利用微分的方式求得d
dT T
ρ − 曲線，得到電阻率最大的
溫度，也就是 Kissinger 方程式中反應速率最大的溫度，此溫度定義為結晶溫度 Tm，再利用Kissinger 方程式求得活化能 Ea，如圖3-6 所示。
本實驗取30、50、100 跟 150 nm 等四個不同膜厚試片進行實驗，從中求出 四個不同膜厚試片的活化能。
圖3- 6、由溫度對電阻變化曲線求出 Tc點的示意圖。
3-6、JAMK 分析
結晶分率的計算方法是將試片以恆溫退火，記錄電阻率隨時間的變化，再將 之轉換為結晶分率。恆溫溫度係挑選5°C/min 時的 TC點度往下10°C 做為恆溫退 火的溫度。將試片以5°C/min 的速度升溫到所設定的溫度，再持溫觀察至其曲線 呈持平狀態，如圖3-7 所示。利用 Percolation 公式將電阻率轉換成結晶分率（即 (2-9)式），代入JMAK 理論計算 Avrami 指數。
圖3- 7、150 nm 厚之 AIST 在 170oC 持溫之電阻對時間變化圖。
3-7、TEM 分析
利用分析式穿透式電子顯微鏡(Analytical Transmission Electron Microscope 日本 JEOL, JEM-2010)來觀察 AIST 記錄層在潤濕層(Ti 及 GeN)上的光碟試片之 記錄跡形貌，藉此分析潤濕層是否達到預期上的潤濕的效果。
3-8、光碟訊號測試
本實驗利用動態測試儀(ODU-1000，Plustec)，其具備波長為 405 nm，數值 孔徑0.65 之藍光雷射二極體讀寫頭進行動態測試測試之條件為：Clock Frequency
= 64.8 MHz、Linear Speed = 6.61 m/s、Equalizer = 6.0 dB、Track Pitch = 0.4 um 及 Read Power (Pr) = 0.4 mW。在奈米複合膜層之上或下加入約 5 nm 之潤濕層(如圖
3-8 所示)並利用動態測試分析其是否能夠達到商用規格。但在實驗中發現其不管 潤濕層加上或下，皆對訊號品質無太大之差異，甚至將記錄層夾於兩層潤濕層之 中時其結果最差，故本實驗採用Type2 之膜層結構進行光碟訊號品質測試。
Type1 Type2 Type3 圖3-8、加入潤濕層之光碟膜層構造圖。
PC 基板 潤濕層 記錄層 PC 基板
PC 基板 記錄層 潤濕層 PC 基板
PC 基板 潤濕層 記錄層
PC 基板 潤濕層