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利用干涉显微镜测量Ge-Sb-Te薄膜中相变图案的深度
Depth measurement of phase-change patterns formed in Ge–Sb–Te films by an interferometric microscope
| 作者 | Kentaro Sugawara |
| 期刊 | Journal of Materials Science: Materials in Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 36.0 卷 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 SiC器件 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 相变存储器 Ge2Sb2Te5薄膜 光学相移干涉显微镜 形变分析 原子力显微镜 |
语言:
中文摘要
非晶态到晶态的相变技术是实现高密度、低功耗存储器的有力候选方案。相变过程中伴随的体积变化约为百分之几,理解这一变化具有极其重要的意义。本文采用“光学”相移干涉显微镜(PSI)、“物理”触针式轮廓仪以及原子力显微镜(AFM)对相变区域的形变进行了研究。在激光照射下,厚度约为200 nm的非晶态Ge2Sb2Te5薄膜的晶化区域呈现凹陷形貌,且凹陷深度随光能量密度的变化而变化。当激光能量密度约为9.0 J/mm²时,使用PSI测得的深度约为15 nm,而使用触针式轮廓仪测得的深度约为10 nm。PSI测量结果偏大的现象可以通过相变薄膜复折射率n + ik的差异进行解释。该结果对于光学方法评估相变区域形貌具有重要的参考价值。
English Abstract
Amorphous-to-crystalline phase-change technology is a promising candidate for high-density, low-power memory. The volume change associated with the phase-change is several percent, and understanding it is extremely important. The deformation of the phase-change region was investigated using an "optical" phase-shifting interferometric microscope (PSI), a "physical" stylus profilometer, and an atomic force microscope (AFM). The crystallized regions of the amorphous Ge 2 Sb 2 Te 5 film (thickness ~ 200 nm) irradiated with laser light became concave, and the depth depended on the light energy density. At the laser energy density of ~ 9.0 J/mm 2 , the depth was ~ 15 nm using PSI and ~ 10 nm using a stylus. The result that PSI overestimates the depth can be explained by the difference in the complex refractive index n + i k of the phase-change film. This is useful information when optically evaluating the shape of a phase-change region.
S
SunView 深度解读
该相变材料深度测量技术对阳光电源储能系统的热管理优化具有借鉴意义。ST系列PCS和PowerTitan储能系统中,功率器件温度循环会导致材料微观形变,文中光学干涉测量与物理探针对比方法可用于SiC器件封装界面的应力分析。相变过程的光学折射率差异测量原理,可启发储能电池热失控早期预警技术,通过光学传感检测电芯微观形变。该测量方法的纳米级精度对提升iSolarCloud平台的设备健康状态评估能力具有参考价值,特别是功率模块的疲劳寿命预测模型优化。