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1、第22卷第2期半导体学报VOl.22,NO.22001年2月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSFeb.,2001溅射参数对Ge薄膜光学常数的影响2Sb2Te5谢泉1,2侯立松1阮昊1干福熹1李晶1(1中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)(2长沙交通学院信息与计算科学系,长沙410076)摘要:研究了溅射参数对Ge薄膜的光学常数随波长变化关系的影响,结果表明:(1)当溅射功率一定时,2Sb2Te5随溅射氩气气压的增加Ge薄膜的折射率先增大后减小,而消光系数先减小后增大.(2)当溅射氩气气压
2、2Sb2Te5一定时,对于非晶态薄膜样品,在500nm波长以下,折射率随溅射功率的增加先增加后减小,消光系数则逐渐减小;在500nm以上,折射率随溅射功率的增加逐渐减少,消光系数先减小后增加.对于晶态薄膜样品,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加,消光系数则逐渐减少.(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化,在长波长范围变化较大,短波长范围变化较小.探讨了影响Ge薄膜光学常数的机理.2Sb2Te5关键词:光学常数;Ge薄膜;溅射参数2Sb2Te5PACC:7865中图分类号:TN304.2+6文献标识码:A文章编
3、号:0253-4177(2001)02-0187-06气压和溅射功率对Ge=Sb=Te系统的光学常数的1引言影响未见系统报道.本文对Ge=Sb=Te系统在不同溅射Ar气气压和功率条件下的光学常数的变化自60年代Ovshinsky[1]和他的合作者首先提规律进行了研究,并对其光学常数产生变化的机理出Ge=Sb=Te系统可以应用于相变光存储介质以进行了分析.来,相变光存储材料和技术得到了迅速的发展和应用,而Ge=Sb=Te合金系统是最有应用价值的相2实验变光存储材料之一.对于Ge=Sb=Te系统,用作记录膜的为符合化学计量比的化合物
4、,在相图上都位非晶态Ge薄膜样品用9200mm的2Sb2Te5于GeTe和Sb的连线上[2]2Te3,此类化合物晶化时GeTe和Sb2Te3双靶在磁控射频溅射仪中共溅射制不易分相,晶化速度快,最短擦除时间可达50ns.但备,共制备两组样品,第一组固定溅射功率为是,目前有关的报道大多是关于材料的光学特性及400W,溅射气压分别为:0.1~0.2~1.2和2.0Pa,第存储性能,而对于以磁控溅射法制备的光存储薄膜,二组固定溅射Ar气气压为1.0Pa,溅射功率分别薄膜制备时的溅射工艺直接影响薄膜的微观结构,为:300~456和616W
5、.靶材自制,样品薄膜镀在干净并对其光存储性能产生影响.一般认为Ge=Sb=的K9玻璃基片上,厚度为100nm,基片温度为Te薄膜的光学性质和结晶性质由其化学成分~薄膜-420C.热处理为在低于10Pa的真空室内加温处厚度及薄膜结构决定[3,4].许多研究者对薄膜的成分理,热处理温度为150C,热处理时间为30min.和厚度对其性质的影响[3,4]及Ge=Sb=Te系统的薄膜成分采用ICP(InducedCOuplePlasma)测晶化和相结构[58]进行了研究,但对于溅射时Ar气定,光学常数采用RAP-1型自动椭圆偏振光谱仪测国
6、家自然科学基金重大资助项目,批准号:59832060.谢泉1964年出生,现在中国科学院上海光学精密机械研究所做博士后,副教授,主要从事纳米无机/有机复合材料~非晶态材料~光存储材料及技术方面的研究.1999-12-04收到,2000-04-10定稿Oc2001中国电子学会188半导体学报22卷量,测量光谱范围为250830nm,得到的测量数据采用FilmWizard软件拟合计算得到最后结果.3结果与讨论3.1溅射气压对光学常数的影响图1~图2为在不同Ar气溅射气压下制备的非晶态薄膜样品的折射率n和消光系数k随波长的变图2非晶态
7、Ge2Sb2Te5薄膜在不同溅射氩气气压下的消光系数k随波长的变化曲线FIG.2ExtinctionCoefficient(kDasFunctionofWavelengthforGe2Sb2Te5FilmsPreparedatVariousSputteringArGasPressures(Without~eatTreatmentD与折射率在400800nm波长范围,溅射气压为0.11.2Pa时的变化规律相似;当波长大于500nm图1非晶态Ge2Sb2Te5薄膜在不同溅射氩气气压的折射率n随波长的变化曲线时,其0.2Pa的消光系数
8、小于1.2Pa的消光系数,FIG.1RefractiveIndex(nDasFunctionofWave-小于0.1Pa的消光系数,也小于2.0Pa的消光系lengthforGe2Sb2Te5FilmsPreparedatVarious数,并且除0.1Pa外,在
