1 / 41

12 ML Ni/ 0.5 ML Ag/Si( 111 ) 上 成長之磁特性研究

報告者： 李芳谷 校內指導教師： 傅斯平 博士 校外指導教師：國立臺灣師範大學物理學系 張丞勛 博士候選 人 指導教授：國立臺灣師範大學物理學系 蔡志申 教授. 12 ML Ni/ 0.5 ML Ag/Si( 111 ) 上 成長之磁特性研究. 450 K 至 550 K Si 開始向上擴散 ，造成鐵磁性下降，至 575 K 時磁滯曲線已測不到，無鐵磁性。所以認為 450 K 至 575 K 時， Si 、 Ni 大量化合成 NiSi 、 ，可以得知 Ag 不會阻止鎳矽化合，並且在 600 K 時 ， 發現部分 Ag 會產生退吸附現象。.

trevor
Download Presentation

12 ML Ni/ 0.5 ML Ag/Si( 111 ) 上 成長之磁特性研究

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 報告者：李芳谷 校內指導教師：傅斯平 博士 校外指導教師：國立臺灣師範大學物理學系 張丞勛 博士候選人 指導教授：國立臺灣師範大學物理學系 蔡志申 教授 12 ML Ni/ 0.5 ML Ag/Si( 111 )上成長之磁特性研究

  2. 450 K至550KSi開始向上擴散，造成鐵磁性下降，至 575 K時磁滯曲線已測不到，無鐵磁性。所以認為 450 K至575K時，Si、Ni大量化合成NiSi、，可以得知Ag不會阻止鎳矽化合，並且在 600K時，發現部分Ag會產生退吸附現象。 摘 要

  3. 1.動機 • 2.儀器、原理 • 3.實驗結果與討論 • 4. 結論、參考文獻 目 錄

  4. 1.這次的專題研究之所以會選用Ni、Si的組合，是因為在半導體產業中矽化鎳所展現優異的表現。1.這次的專題研究之所以會選用Ni、Si的組合，是因為在半導體產業中矽化鎳所展現優異的表現。 • 2.選定 12 ML Ni/ 0.5 ML Ag/Si( 111 )是因為當Ni的厚度小於nm等級時，會有較好的原子移動率，並且會隨厚度變薄，隨之提升[3]。 動 機

  5. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  6. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  7. 超高真空儀器 CHA(接收歐傑電子) AES e-gun(射出電子束) • Sample Manipulator • (調整樣品的距離) SMOKE(測量磁性) 鈦昇華幫浦(利用Ti與氣體化合成固態，再被渦輪分子幫浦帶走) Laser

  8. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  9. 真空 真空定義 美國真空學會定義:壓力值小於一大氣壓即為真空。 • 表1-1常用壓力單位換算一覽表

  10. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  11. 真空等級 表1-2真空度分級表

  12. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  13. 真空的等級會影響到數據的可信度 • 乾淨的材料表面在1．10-6torr真空中，平均1秒會吸附一層雜質（1．10-6torr．Sec = 1 Langmuir）。 為何要真空？

  14. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  15. 蒸鍍因材料的不同有分兩種，但原理是一樣的。蒸鍍因材料的不同有分兩種，但原理是一樣的。 1.燈絲型：因材料熔點較高，於真空中可直接昇華。 2.坩鍋型：因材料熔點較低，因加熱而熔化後再蒸發。 蒸鍍

  16. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  17. 歐傑電子能譜儀（AES） 能量

  18. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  19. 歐傑電子能譜儀（AES） 粒子數 動能(電子入射的動能)

  20. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  21. 柯爾（Kerr）發現當線偏振光經磁化材料表面反射後會轉變為橢圓偏振光，且長軸所在的偏振面，會相對於入射偏振光之偏振面偏轉一角度，此現象稱為磁光柯爾效應（magneto-optic Kerr effect）。 表面磁光柯爾效應（SMOKE）

  22. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  23. 磁滯曲線 • 飽和磁化量Ms • 殘磁量Mr • 矯頑力Hc

  24. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  25. 12 ML Ni /0.5 ML Ag/Si (111) 升溫AES 300 K到 550K探測不到Si，且Ni、Ag保持不變，由電子平均自由徑推測，由於 12MLNi與 0.5MLAg蓋住基底Si，且擴散現象不明顯。

  26. 12 ML Ni /0.5 ML Ag/Si (111) 升溫AES (2)550K到 600K時，Si開始出現且快速增加，Ni訊號、Ag訊號都下降，是因Si向樣品表面擴散，而Ni往Si基底擴散，但Ag由於表面自由能過低，產生退吸附現象。 (3)625K後所有訊號皆穩定不變，保持一個穩定態。

  27. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  28. 回憶－磁滯曲線 • 飽和磁化量Ms • 殘磁量Mr • 矯頑力Hc

  29. 觀察LMOKE與PMOKE，發現隨溫度上升P方向矯頑力皆比L方向大10倍以上，所以此系統的磁化易軸為L方向，磁化強度則皆隨著溫度逐漸下降，當 575K時皆無法測得磁滯曲線，失去鐵磁性。 12 ML Ni / Ag-Si(111)(AT , LMOKE、PMOKE)原始譜

  30. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  31. 回憶－磁滯曲線 • 飽和磁化量Ms • 殘磁量Mr • 矯頑力Hc

  32. 300 K～ 425 K由於NiSi化合量較小，所以Ms、Mr的訊號下降幅度不明顯，但Hc受到NiSi化合量的影響較大，因此下降幅度較明顯。 450 K～ 500 K，此時NiSi化合量的干擾對Ms、Mr有較 300 K～ 425 K時，有較為顯著的影響力，所以下降幅度較大，而Hc在 450 K～ 500 K退火溫度區間，較 300 K～ 425 K受NiSi化合量影響較小，所以訊號下降較小。 525 K～ 575 K的NiSi化合量使Ms、Mr、Hc的訊號，皆迅速下降至無法測得。 600 K後皆無法測得訊號。 12 ML Ni / Ag-Si(111)(AT , LMOKE)分析

  33. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  34. 12 ML Ni /0.5 ML Ag/Si (111) 升溫AES、AT-LOMKE (1)在300 K至 550 K時，Ni緩緩擴散至Ag和Si內，使得Ms、Mr下降。 (2) 550 K至575 K時，得知 Ni、Ag、Si開始混合，Ni與Si產生以NiSi為主要的化合物[4]，和部分Ni2Si、NiSi2[6]，使得磁性消失。

  35. 12 ML Ni /0.5 ML Ag/Si (111) 升溫AES、AT-LOMKE (3)接著在600KAg產生退吸附現象 (4)625 K後樣品上只剩NiSi混合一定量 Ag，歐傑訊號呈現穩定。

  36. 流程圖 1. 真空 實驗儀器 定義 等級 原因 2.儀器+原理 蒸鍍 AES AES 分析 SMOKE 磁滯曲線 升溫AES MOKE 比較 AT－LMOKE LMOKE、AES比較 3.實驗 結論 4.總結

  37. 1.溫度450K至550K時由於Ni擴散與Si和Ag 開始產生合金，鐵磁性緩緩下降。 • 2.575K時，Si與Ni大量化合，無磁滯曲線， 失去鐵磁性，主要成分為NiSi與部分、。 • 3.在 575K時，鎳矽化合物和Ag混和， 且在 600K時，部分Ag會產生退吸附現象，所以可知Ag不會阻止鎳矽化合。 結論

  38. [1]H.I wai, T.Ohguro and S.I.Ohmi,“NiSisalicide technology for scaled CMOS,”Microelectronic Engineering, 60 ( 2002 ) 157 - 169 • [2]A.Lauwers, J.A.Kittl, M.J.H.Van Dal, O.Chamirian, M.A.Pawlak, M.de Potter, R.Lindsay, T.Raymakers, X.Pages, B.Mebarki, T.Mandrekar and K.Maex,“Ni based silicides for 45 nm COMS and beyond,”Materials Science and Engoneering B, 114 – 115 ( 2004 ) 29 - 41 • [3] W.R.Chen, T.C.Chang, P.T.Liu, C.H.Tu, F.W.Chi, S.W.Tsao and C.Y.Chang,“Formation of stacked nickel-silicide nanocrystals by using a co-mixed target for nonvolatile memory application,”Surfac and Coatings Tchnology, 202 ( 2007 ) 1292 – 1296 • [4] F.F.Zhao, J.Z.Zheng, Z.X.Shen, T.Osipowicz, W.Z.Gao and L.H.Chan,“Thermal stability study of NiSi and thin films,”Microelectronic Engineering, 71 ( 2004 ) 104 – 111 • [5] 莊孟勳 碩士 撰, “AES系統架設及Co/W(111)之磁性測量, ”國立臺灣師範大學物理學系碩士論文, 民國 99 年 2 月 • [6] 陳俊明 碩士 撰,“鎳矽薄膜之奈米痕壓行為及退火微觀結構變化之研究, ”國立成功大學機械工程學系碩士論文, 民國 97 年 7 月 • [7]A.Lauwers, P.Besser, T.gutt, A.Satta, M.de Potter, R.Lindsay, N.Roelandts, F.Loosen, H.Bender, M.stucchi, C.Vrancken,B.Deweerdt and K.Maex, “Comoarative study of Ni-silicide and Co-silicide for sub 0.25 –μm technologies, ”Microelectronic Engineering, 50 ( 2000 ) 103 – 116 • [8] M.A.Pawlak, J.A.Kittl, O.Chamirian, A.Veloso, A.Lauwers,T.Schram, K.Schram, K.Maex and A,Vantomme,“Investigstion of Ni fully silicided gates for sub- 45 nm CMOS technologies,”Microelectronic Engineering, 76 ( 2004 ) 349 – 353 • [9] J.A.Kittl, A.Lauwer, M.A.Pawlak, M.J.H.van Dal, A.Veloso, K.G.Anil, G.Pourtois,C.Demeurisse, T.Schram, B.Brijs, M.de Potter, C.Vrancken and K.Maex,“Ni fully silicided gates for 45 nm CMOS applications, ”Micrielectronic Engineering, 82 ( 2005 ) 441 – 448 • [10] K.Makihira, M.Yoshii and T.Asano, “CMOS Application of Single-Grain Thin Film Transistor Produced Using Metal Imprint Technolgy, ”Japanese Journal of App;ied Physics Part 1 ,Vol. 42 No. 4 B ( 2003 ) 1983 – 1987 • [11] F.M.Yang, T.C.Chang, P.T.Liu, Y.H.Yeh,Y.C.Yu, J.Y.Lin, S.M.Sze and J.C.Lou,“Nickel silicide nanocrystals embedded in and for nonvolatile memory application,”Thin Solid Films, 516 ( 2007 ) 360 – 363 • [12] R.S.Howell, G.Sarcona, S.K.Saha and M.K.Hatalis, “Preparation and stability of low temperature cobalt and nickel silicides on thin polysilicon film, ”Journal of Vacuum Science and Technolgy A, Vol. 18 No.1 ( 2000 ) 87 - 93 參考文獻

  39. 歡迎各位踴躍發言！ 提 問 時 間

  40. 我的報告到此結束，謝謝大家！

More Related