원자 현미경을 이용한 나노 스케일 상변화 연구 (Study of Nano-scale Phase Change by Using an Atomic Force Microscope)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 56권 / 4호 / 327 ~ 333페이지
· 저자명 : 김준호, 송기봉

초록

우리는 원자 현미경 (AFM)을 이용하여 칼코지나이드 상변화 물질인Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$ (GST) 박막의 상변화 특성을 조사하였다. GST는 RF 스퍼터링 방법으로 200 $\sim$ 300 nm 두께로 증착하였다. 증착된 GST 박막은 비정질 상태이고, 열처리 과정을 통해서 면심입방 (fcc) 구조와조밀육방 (hcp) 구조로 결정상이 변하는 것을 확인하였다. AFM을 통한전류-전압 특성을 통해서 비정질에서 결정질로 전이될 때 임계전압이상에서 결정질로 스위칭이 일어나는 특성을 관찰하였다. 그리고, AFM 나노리소그래피를 이용하여서 나노 스케일의 결정화 실험을수행하였으며, 토포그래피 이미지 (T-image)와 전기전도 이미지(C-image)를 동시에 얻었다. 대개 C-image의 나노 와이어의 크기가T-image 크기에 비해서 크게 관찰되었으며, 이것은 결정화가 일어날 경우큰 전기 전도도 증가에 원인을 찾을 수 있다.

영어초록

We have studied nano scale phase change in a Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$
(GST) film by using an atomic force microscope (AFM). GST films
were deposited with thickness of 200 $\sim$ 300 nm by using an
rf-sputtering method. By current-voltage measurements with a
conductive AFM (C-AFM), we observed the voltage-switching
characteristics through which GST was changed from an amorphous to a
crystalline phase. With a C-AFM, we fabricated and characterized
nano dots and nano wires, and obtained a topography image (T-image)
and a current image (C-image), simultaneously. Nano dot with full
width at half maximum of $\sim$15 nm and a nano wire with a full
width at half maximum of $\sim$20 nm could be fabricated. The nano
wires or dots measured in the AFM C-image were observed to be larger
than those measured in the T-image. This can be ascribed to the huge
increase in the electric conductivity of GST that accompanied the
crystallization.

참고자료

· 없음