3-6. 探討表面不連續缺陷對於導電式原子力顯微儀之影響
C- AFM image GST=50nm2μm
CCD image GST=50nm
500 600 700 800 900 1000 ns
2μm
C-AFM image GST=50nm 2μm
500 600 700 800 900 1000 ns
2.2
C-AFM image GST=50nm 2μm
500 600 700 800 900 1000 ns
2.2
AFM topography GST=50nm 2μm
AFM topography GST=50nm 2μm 為 1.4~2.2mW，寫入時間為 500~1000ns。圖 3-22(a)為光學反射訊號實驗結果；圖 3-22(b)為導電 式原子力顯微儀實驗結果；圖 3-22(c)為原子力顯微儀實驗結果。
圖 3-23 為歐傑電子之表面形貌實驗結果；樣品基板為矽基板，依 序鍍上 130nm 之 ZnS-SiO2介電保護層與 30nm 之 Ge2Sb2Te5相變化膜 層；製備之相變化薄膜通氣參數為 Ar:O2=20:0 (sccm)。sccm 英文全 名為 standard cubic centimeter per minute，是一種氣體流量單位，代 表在標準狀態(溫度 273K，壓力 760 torr)下，每分鐘通過一立方公分 的氣體流量。記錄點透過雷射靜態測試儀寫入功率為 1~6mW，寫入 時間為 50~175ns。試就 SEM 表面形貌(圖 3-23-a)與原子力顯微儀之 結果比較，同樣可發現記錄點呈現周圍凹陷，表面突起；記錄點直徑 尺寸也同為 1.3μm 左右。
(a) (b)
圖 3-23 以歐傑電子表面掃描結果；圖 3-23(a)掃描範圍 12μm*12μm，可見記錄點呈現中心突 起周圍凹陷貌；圖 3-23(b)選取寫入功率 6mW，寫入時間 175ns 之記錄點局部放大，其表面形貌 結果和原子力顯微儀符合，皆為呈現中心突起周圍凹陷；直徑大小皆為 1.3um 左右。
圖 3-24(a)為分析圖 3-23 樣品空白處(blank area)之能譜分析圖；也
為分析相變化薄膜材料(GST)之元素能譜圖。分析能譜之背景知識為 對於不同之元素，由於散射之殼層電子有不同之對應能階；且同一種 元素也會有多段之對應能階譜線。就分析元素而言，氧氣之能譜波段 為 468eV、483eV 與 503eV；元素 Ge 之能譜波段為 510eV 與 1147eV；
Sb 之能譜波段為 454eV 與 462eV；Te 之能譜波段為 483eV 與 491eV。
由於氧氣之能譜波段有部分波段會和元素 Sb 與 Te 重疊，是以主要以 分析 503eV 之波段作為判斷有曲線波段推論。
圖 3-24(b)為分析圖 3-23(b)寫下記錄點處之能譜分析。就結果可 知，對於薄膜無寫點空白處與寫下記錄點處並無法觀測到元素組成相 對含量有變異；於先前討論中，結晶態之記錄點其導電性會較初鍍態
(as-deposite)來得差，推測其因為：(一)、當雷射高溫寫入時，會造成 表面之氧化效應，是以探針掃描過該表面氧化物時，造成導電性較低 之結果。(二)、對於雷射寫下之區域，由於高溫會造成一形變缺陷區
(defect)而導致電性不連續；當掃描過該缺陷時，會因為通路電流突然 降低因導致系統判斷為較不導電區域。總而言之，由於導電式原子力 顯微儀偵測的機制為對於探針施以一偏壓，藉以比較通路電流量之差 異性繪製出導電訊圖。是以當目標區域出現一缺陷時，可能造成電流 量下降的原因為該缺陷區域之不連續性，而非真正材料特性導電性不 佳而導致電流量下降；是以在該缺陷區域時便不能單純以材料之特性
1.20E+04
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV)
1.40E+04
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV)
Blank area
468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
Laser spot
468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
SEM image of the surface thin film SEM image of the surface thin film
1.20E+04
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV) 1.20E+04
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV)
1.40E+04
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV) 1.40E+04
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV)
Blank area
468ev, 483ev, 503ev for Oxygen Blank area
468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
Laser spot
468ev, 483ev, 503ev for Oxygen Laser spot
468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
SEM image of the surface thin film SEM image of the surface thin film
去分析所得結果。 層空白處(blank area)之歐傑能譜分析；圖 3-24(b)為對於寫下記錄點處之能譜分析，顯示氧氣所 對應之波段。在空白處與寫下記錄點處比較，發現並無明顯之起伏；是以初步判斷並非形成大量
2.40E+05
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV) 2.40E+05
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV)
2.40E+05
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV) 2.40E+05
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV)
Ar:O2=20:10 s.c.c.m 468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
Ar:O2=20:20 s.c.c.m 468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
SEM image of the surface thin film SEM image of the surface thin film
2.40E+05
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV) 2.40E+05
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV)
2.40E+05
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV) 2.40E+05
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Counts / s
Kinetic Energy (eV)
Ar:O2=20:10 s.c.c.m 468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
Ar:O2=20:10 s.c.c.m 468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
Ar:O2=20:20 s.c.c.m 468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
Ar:O2=20:20 s.c.c.m 468ev, 483ev, 503ev for Oxygen
SEM image of the surface thin film SEM image of the surface thin film
氣通率的情況下，會讓該區段偵測到改變元素之相對含量。是以透過
導致。