Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/9841
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dc.contributor.advisor薛富盛zh_TW
dc.contributor.advisorF. S. Shieuen_US
dc.contributor.author陳雅琳zh_TW
dc.contributor.authorY.H.Chenen_US
dc.date2005zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T06:43:48Z-
dc.date.available2014-06-06T06:43:48Z-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/9841-
dc.description.abstract本研究針對氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜系統在不同的氣氛下,探討氧化鋁薄膜與銅薄膜之間的反應。實驗上使用雙離子束濺鍍系統鍍著氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜在矽晶片上,置於真空及氬氣氛的兩種環境中,溫度範圍為600~1000 ℃,四小時的退火處理。以X光繞射儀、穿透式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡及原子力顯微鏡分析經真空及氬氣氛退火處理後,多層膜中組成相與形貌變化。 利用熱力學及動力學探討真空及氬氣氛之退火處理對於多層膜系統之影響。實驗結果顯示,經過真空600 ℃及800 ℃退火後的多層膜其微結構未有明顯改變,主要是因銅膜在真空中不易氧化,也未進一步與氧化鋁之間產生任何反應。而經過1000 ℃真空退火後的多層膜,銅膜融掉並縮成許多的銅球,呈現球狀分佈,存在於二氧化鋁層中間。 氬氣氛退火後的多層膜,經過600 ℃退火後,銅層氧化為氧化銅層,大部分的氧化銅層仍不會與氧化鋁層產生反應,在靠近氧化鋁處,產生少量的CuAlO2及CuAl2O4相。經過氬氣氛800 ℃及1000 ℃退火處理,多層膜轉變成有CuO 、CuAlO2及CuAl2O4等相的混層。zh_TW
dc.description.abstractThis research focuses on the interfacial reactions between aluminum oxide and copper thin films in the Al2O3/Cu/Al2O3 multilayers under different atmospheres. Firstly, the Al2O3/Cu/Al2O3 multilayers were prepared by a dual ion beam deposition technique on Si wafer. Subsequently, the multilayers were annealed at 600~1000℃ for 4 hours under vacuum and argon atmospheres. The microstructural change and morphology of the multilayers after annealing under vacuum and argon atmospheres were analyzed by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscropy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), and atmoic force microscopy (AFM). The changes of the multilayer's properties after annealing under vacuum and argon atmospheres were investigated by thermodynamics and kinetics methods. No significantly change on the microstructure of the multilayers was observed after annealing at 600 and 800 ℃under vacuum. This could be attributed to the thermodynamic stability under vacuum ,and no reaction occurred between aluminum oxide films and copper films. However, copper layer was melted and became many copper balls sandwiched by two aluminum oxide films after the multilayers were annealed at 1000℃under vacuum. The copper layer was oxidized to CuO in the multilayers after annealing at 600 ℃ under argon atmosphere. Most of CuO were not reacted with Al2O3 and there was a small amount of CuAlO2 and CuAl2O4 observed near aluminum oxide layer. The multilayers become mixing layers consisting of CuO, CuAlO2 and CuAl2O4 after annealing at 800 and 1000 ℃ under argon atmosphere.en_US
dc.description.tableofcontents總目錄 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 總目錄 Ⅳ 圖目錄 Ⅶ 表目錄 X 第一章 緒論 1 1-1前言 1 1-2研究目的 2第二章 文獻回顧與理論背景 6 2-1雙離子濺鍍系統 6 2-2薄膜沉積原理 7 2-3氧化鋁與銅之間固態反應文獻 8 2-4氧化鋁與銅的相變化 10 2-5氧化鋁與銅的熱力學分析 11 第三章 實驗流程與步驟 19 3-1實驗設計與流程 19 3-2雙離子束濺鍍系統及退火處理系統 19 3-2-1雙離子束濺鍍系統之真空系統 19 3-2-2雙離子束濺鍍系統之鍍膜設備 20 3-2-2真空及氬氣氛退火處理 21 3-3 分析儀器 22 3-3-1 X光繞射儀 22 3-3-2場發射掃描式電子顯微鏡 22 3-3-3穿透式電子顯微鏡 23 3-3-4原子力顯微鏡 23 第四章 結果與討論 30 4-1氧化鋁薄膜及氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜之晶體結構與微結構分析 30 4-2真空退火對於氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜的影響 32 4-2-1多層薄膜之晶體結構分析 32 4-2-2多層薄膜之形貌與微結構分析 34 4-2-3多層薄膜之表面粗糙度分析 36 4-3氬氣氛退火對於氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜的影響 36 4-3-1多層薄膜之晶體結構分析 37 4-3-2多層薄膜之形貌與微結構分析 40 4-3-3多層薄膜之表面粗糙度分析 42 第五章 結論 67考文獻 68 圖目錄 圖2.1薄膜沉積步驟........ 14 圖2.2 Cu-O相圖........ 15 圖2.3銅/鋁/氧的三元系統在不同溫度與不同氧分壓下的相圖 16 圖2.4 Cu-Al-O 1000 ℃的平衡相圖 17 圖3.1實驗流程圖 24 圖3.2雙離子束濺鍍真空系統圖 25 圖3.3雙離子束濺鍍系統圖 26 圖3.4 Kaufman 型離子源示意圖 27 圖3.5 End Hall型離子源示意圖 28 圖4.1氧化鋁薄膜的XRD分析 43 圖4.2氧化鋁薄膜的繞射影像圖及TEM平面明視野圖 43 圖4.3氧化鋁薄膜的FESEM截面圖 44 圖4.4氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜的XRD分析 45 圖4.5氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜(a)FESEM截面圖(b)FESEM背向散射電子截面圖 46 圖4.6氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜 TEM 橫截面影像圖 47 圖4.7氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜未退火及經真空下不同溫度的退火處理後的XRD分析 48 圖4.8氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜經真空(a)600 ℃(b)800 ℃(c)1000 ℃ 退火處理後的FESEM截面圖 50 圖4.9氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜經真空800 ℃退火處理後的FESEM背向散射電子截面圖 51 圖4.10氧化鋁/銅/氧化鋁的多層薄膜經真空(a)600 ℃(b)800 ℃(c)1000 ℃退火處理後TEM橫截面影像圖 .53 圖4.11氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜未退火(a)未退火及經真空(b)600 ℃ (c)800 ℃(d)1000 ℃退火處理後之示意圖................55 圖4.12氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜未退火(a)未退火及經真空(b)600 ℃ (c)800 ℃(d)1000 ℃表面形貌與表面粗糙度..............57 圖4.13氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜的表面粗糙度與不同溫度的真空退火處理之關係圖 58 圖4.14氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜未退火及經氬氣氛下不同溫度的退火處理後的XRD分析 59 圖4.15 氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜經氬氣氛(a)600 ℃(b)800 ℃(c) 1000 ℃退火處理後的FESEM截面圖.................61 圖4.16 氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜經氬氣氛(a)600 ℃(b)800 ℃退火處理後的FESEM背向散射電子截面圖................62 圖4.17氧化鋁/銅/氧化鋁的多層薄膜經氬氣氛(a)600 ℃(b)1000 ℃退火處理後TEM橫截面影像圖.........................63 圖4.18氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜經氬氣氛(a)600 ℃(b)800 ℃(c)1000 ℃退火處理後之示意圖...............................64 圖4.19氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜經氬氣氛(a)600 ℃(b)800 ℃(c)1000 ℃退火處理後的表面形貌與表面粗糙度.................65 圖4.20氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜的表面粗糙度與不同溫度的氬氣氛退火處理之關係圖.................................66 表目錄 表1.1 CuAlO2與其他P型半導體(CuXO2)導電率 4 表1.2氧化鋁與銅的性質 5 表2.1氧化鋁與銅反應產生的相之性質 18 表3.1鍍著氧化鋁薄膜與銅薄膜之參數 29zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher材料工程學研究所zh_TW
dc.subjectannealingen_US
dc.subject退火zh_TW
dc.subjectaluminum oxideen_US
dc.subjectmicrostrucureen_US
dc.subject氧化鋁zh_TW
dc.subject微結構zh_TW
dc.titleEffect of Annealing on the Microstructure and Properties of Al2O3/Cu/Al2O3 Multilayersen_US
dc.title退火處理對氧化鋁/銅/氧化鋁多層薄膜 之微結構與性質研究zh_TW
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.openairetypeThesis and Dissertation-
item.cerifentitytypePublications-
item.fulltextno fulltext-
item.languageiso639-1en_US-
item.grantfulltextnone-
Appears in Collections:材料科學與工程學系
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