AgInSbTe薄膜與AgInSbTe-SiO2奈米複合薄膜之相變化動力學研究

Abstract

本研究利用自組的即時光反射率量測系統探討AgInSbTe（AIST）與90 wt.% AIST-10 wt.% SiO2（90A10S）奈米複合薄膜（Nanocomposite Thin Film）之相變化動力學。在升溫實驗中，量測數據經Kissinger理論之分析顯示非晶態-結晶態相變化（Amorphous-Crystalline Phase Transition）之活化能（Activation Energy，Ea）隨著膜厚的減少而遞增，顯示試片維度會抑制晶粒成長；對膜厚同為30 nm之AIST與90A10S薄膜，Ea值分別為3.82及4.17 eV，顯示90A10S受SiO2的添加影響，抑制了AIST再結晶時晶粒的成長，而使Ea升高。另，示差熱掃瞄熱量計（Differential Scanning Calorimetry，DSC）之量測AIST之Ea為2.91 eV，顯示自組的即時光反射率量測系統數據之可靠性。在恆溫實驗中，藉由Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov（JMAK）方程式探討薄膜之成長模式，其發現AIST之晶粒成長屬於二維成長，而90A10S之晶粒成長屬於二維與三維成長，其顯示90A10S中之SiO2顆粒能提供異質成核（Heterogeneous Nucleation）之位置，而使再結晶之過程趨近三維模式，在適當活化能（Appropriate Activation Energy，□H）方面，異質成核效應與SiO2縮短了結晶相成長距離，而使90A10S之□H值低於AIST。穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopy，TEM）顯示AIST與90A10S之結晶顆粒尺寸分別約為49與11 nm，證實SiO2能提供更多的成核位置且抑制了晶粒成長而90A10S之結晶相晶粒之細化。