Laserinduzierte Phasenumwandlung in Ge-Sb-Te Verbindungen für die hochdichte optische Datenspeicherung
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- Joachim Pfaff
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1 Laserinduzierte Phasenumwandlung in Ge-Sb-Te Verbindungen für die hochdichte optische Datenspeicherung Von der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Naturwissenschaften genehmigte Dissertation vorgelegt von Diplom-Physiker Martin Laurenzis aus Schwerte (Westfalen) Berichter: Universitätsprofessor Dr. phil. (Uni Wien) Heinrich Kurz Universitätsprofessor Dr.-Ing. Bernhard Hill Tag der mündlichen Prüfung: 12. Dezember 2005
2
3 Berichte aus der Physik Martin Laurenzis Laserinduzierte Phasenumwandlung in Ge-Sb-Te Verbindungen für die hochdichte optische Datenspeicherung D 82 (Diss. RWTH Aachen) Shaker Verlag Aachen 2006
4 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005 Copyright Shaker Verlag 2006 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN ISSN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet: info@shaker.de
5 Teile der vorliegenden Arbeit wurden bzw. werden veröffentlicht. Chronologische Auflistung der Publikationen in Fachzeitschriften: D. H. Kim, F. Merget, M. Laurenzis, P. H. Bolivar und H. Kurz, Electrical percolation characteristics of Ge 2 Sb 2 Te 5 and Sn doped Ge 2 Sb 2 Te 5 thin films during the amorphous to crystalline phase transition., Journal of Applied Physics, 97 (2005) M. Laurenzis, M. Först, P. H. Bolivar und H. Kurz, Influence of Hot Carrier Diffusion on the Density of Optical Data Storage., Japanese Journal of Applied Physics, 43 (2004) M. Laurenzis, A. Heinrici, P. H. Bolivar, H. Kurz, S. Kyrsta und J. M. Schneider, Composition spread analysis of phase change dynamics in Ge x Sb y Te 1 x y films embedded in an optical multi-layer stack., IEE - Science Measurement and Technology 151 (2004) S. Kyrsta, R. Cremer, D. Neuschütz, M. Laurenzis, P. H. Bolivar und H. Kurz, Characterization of Ge-Sb-Te thin films deposited using a composition spread approach., Thin Solid Films 398 (2001) S. Kyrsta, R. Cremer, D. Neuschütz, M. Laurenzis, P. H. Bolivar und H. Kurz, Deposition and characterization of Ge-Sb-Te layers for applications in optical data storage., Applied Surface Science 179 (2001) M. Först, T. Dekorsy, C. Trappe, M. Laurenzis, H. Kurz und B. Bechevet, Phase change in Ge 2 Sb 2 Te 5 films investigated by coherent phonon spectroscopy., Applied Physics Letters 77 (2000) M. Först, T. Dekorsy, M. Laurenzis, C. Trappe, H. Kurz und B. Bechevet, Investigation of phase change in Ge 2 Sb 2 Te 5 films by coherent phonon spectroscopy., Trends in Optics and Photonics 43 (2000) Chronologische Auflistung der Beiträge zu Konferenzen: M. Laurenzis, A. Heinrici, P. H. Bolivar, H. Kurz, Modelling of hot carrier diffusion effects on optical data storage., IMST 2004, Innovative Mass Storage Technologies Workshop (2004) H08 M. Laurenzis, P. H. Bolivar und H. Kurz, Influence of hot carrier diffusion on the density limitation of optical data storage., ISOM03, International Symposium on Optical Memory (2003) Tu-C-04
6 M. Laurenzis, A. Heinrici, P. H. Bolivar, H. Kurz, S. Kyrsta und J. M. Schneider, Composition spread analysis of phase change dynamics in Ge-Sb-Te films embedded in an optical disc multi layer stack., IMST 2003, Innovative Mass Storage Technologies Workshop (2003) Or42 S. Kyrsta, R. Cremer, D. Neuschütz, M. Laurenzis, P. H. Bolivar und H. Kurz, Characterization of Ge-Sb-Te thin films deposited using a composition spread approach., 28th International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films (2001) S. Kyrsta, R. Cremer, D. Neuschütz, M. Laurenzis, P. H. Bolivar und H. Kurz, Deposition and Characterization of Ge-Sb-Te layers for application in optical data storage, AOFA 2001, 11th Conference on Applied Surface Analysis (2001) R. Cremer, S. Kyrsta, D. Neuschütz, M. Laurenzis, P. H. Bolivar und H. Kurz, Examination of the Ge-Sb-Te system for rewritable optical data storage by a composition spread approach., (SPIE) Conference on Combinatorial and Composition Spread Techniques in Material and Device Development (2001) M. Först, O. Winkler, M. Laurenzis, C. Trappe, T. Dekorsy, H. Kurz, V. Wagner, J. Geurts und B. Bechevet, Coherent phonons in amorphous and crystalline Ge 2 - Sb 2 Te 5 films., QELS 2000, Conference on Quantum Electronics and Laser Science Conference - Technical Digest Series (2000) M. Först, T. Dekorsy, M. Laurenzis, C. Trappe, H. Kurz und B. Bechevet, Investigation of phase change in Ge 2 Sb 2 Te 5 films by coherent phonon spectroscopy., Utrafast Phenomena 2000, 12th International Conference on Ultrafast Phenomena (2000) Weitere Veröffentlichungen: R. Cremer, M. Witthaut, D. Neuschütz, C. Trappe, M. Laurenzis, O. Winkler und H. Kurz, Deposition and Characterization of metastable Cu 3 N layer for application in optical data storage., Mikrochemica Acta, 133 (2000) R. Cremer, M. Witthaut, D. Neuschütz, C. Trappe, M. Laurenzis, O. Winkler und H. Kurz, Deposition and Characterization of metastable Cu 3 N layer for application in optical data storage., 10th Conference on Solid State Analysis (1999)
7 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 1 I. Grundlagen 5 2. Wiederbeschreibbare optische Datenspeicher Speichermaterial Speicherformate Laserinduzierte Phasenumwandlung TheoriederPhasenumwandlung SimulationoptischerDatenspeicher AbsorptionoptischerEnergie Wärmefluss Thermo-optischesModell Simulation laserinduzierter Phasenumwandlung Experimentelle Grundlagen DerstatischeTester Optische Abfrage der Kristallinität Analyse der Phasenwechseldynamik II. Ergebnisse Diffusion heißer Ladungsträger Theorie der Diffusion heißer Ladungsträger Diffusion heißer Ladungsträger in optischen Datenspeichern Phasenumwandlung bei 650 nm und 405 nm Probenstruktur ExperimentelleErgebnisse Amorphisierung... 57
8 Inhaltsverzeichnis Kristallisation Vergleich von Experiment und Simulation Semi-transparente Speicherschichten Probenstruktur ExperimentelleErgebnisse Phasenumwandlung im System Ge-Sb-Te PhasendesMaterialsystemsGe-Sb-Te KombinatorischeAnalyse Probenstruktur Kristallisation der deponiert amorphen Phase Re-Kristallisation geschrieben amorpher Bereiche VergleichmitStrukturanalysen Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung Ausblick Literaturverzeichnis 107 Danksagung Lebenslauf
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