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研究生: 張琦京
Chang Chi-Ching
論文名稱: 鐵-銀鉑表面合金介面之磁性研究
Investigation of magnetic for Fe ultrathin films on Ag-Pt(111) surface alloy
指導教授: 蔡志申
Tsay, Jyh-Shen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 131
中文關鍵詞: 超高真空表面合金
論文種類: 學術論文
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  • 利用自製的表面磁光柯爾效應儀(SMOKE)探測銀中介層Fe薄膜成長於1.5 ML Fe/Pt(111)基底以及超鐵薄膜覆蓋於0.5 ML Ag/Pt(111)表面合金基底上之前後表面磁性變化,並藉由歐傑電子能譜術 (AES) 鑑別樣品表面組成成分、計算薄膜厚度,以及低能量繞射電子儀 (LEED) 研究表面結構,利用升降溫系統進行退火效應實驗。
    經由在1.4 ML Ag /1.4 ML Fe/Pt(111)上逐漸覆蓋不同厚度的鐵,發現磁化易軸從極向轉變為縱向的現象,知道有自旋轉向相變現象( spin reorientation transition,SRT )。藉由加熱退火效應比較相同的總鐵層數觀察磁性強度的變化,確認包含銀中介層的系統,柯爾訊號跟矯頑場大小皆小於Fe/Pt(111)系統,因此可以推論Ag中介層不利於完整結構的FePt L10合金相形成
    在0.5 ML Ag- Pt /Pt(111)表面合金系統上逐漸覆蓋Fe原子,磁滯訊號在低鐵層數磁化易軸為極向,然而在鐵層數超過1.7 ML磁滯訊號轉變為縱向,可以明確知道磁化易軸方向產生變化,從極向( out of plane )轉變為縱向( in plane ),可以確定有自旋轉向相變( SRT )現象。在低鐵層數時Ag- Pt表面合金有助於PMA的作用,Ag- Pt表面合金有機會成為高密度磁光記憶體材料。藉由升溫退火後磁滯曲線比較相同鐵層數探討有無0.5 ML Ag-Pt表面合金磁性的差異,可以確定0.5 ML Ag-Pt表面合金不會不利於FePt L10合金相形成,但會造成柯爾旋轉角有明顯變化但不為線性增加。

    Chapter 1 緒論……………………………………………………………………1 Chapter 2 基本原理 2-1 薄膜成長………………………………………………………………………3 2-1-1 成長模式……………………………………………………………3 2-1-2 影響薄膜成長的因素………………………………………………4 2-2 鐵磁性物質……………………………………………………………………6 2-2-1 磁性物質的種類……………………………………………………7 2-2-2 鐵磁性物質 ………………………………………………………10 2-2-3 居禮溫度 …………………………………………………………11 2-2-4 磁異向性 …………………………………………………………12 2-3 表面合金 ……………………………………………………………………19 Chapter 3實驗原理與儀器 3-1 超高真空系統………………………………………………………………23 3-1-1 需要超高真空的理由 ……………………………………………24 3-1-2 超高真空腔與抽氣系統 …………………………………………26 3-1-3 樣品清潔與升降溫系統 …………………………………………29 3-1-4 蒸鍍系統 …………………………………………………………32 3-1-5 曝氧系統及氣體管路 ……………………………………………34 3-1-6 其他系統 …………………………………………………………36 3-2 歐傑電子能譜儀……………………………………………………………37 3-2-1 歐傑效應 …………………………………………………………37 3-2-2 歐傑電子能譜 ……………………………………………………40 3-2-3阻滯電場分析儀……………………………………………………41 3-2-4歐傑電子能譜術的應用……………………………………………44 3-2 低能量電子繞射儀…………………………………………………………58 3-3-1 LEED之基本原理 …………………………………………………58 3-3-2 阻滯電場分析儀( RFA-LEED )工作原理………………………60 3-4 表面磁光柯爾效應…………………………………………………………61 3-4-1 磁光柯爾效應 ……………………………………………………61 3-4-2 SMOKE及測量原理 ………………………………………………63 3-4-3 表面磁光柯爾效應儀的元件 ……………………………………65 3-4-4 表面磁光柯爾效應儀器的架設流程 ……………………………68 Chapter 4 實驗結果與討論 4-1 樣品準備……………………………………………………………………71 4-1-1 銀鍍源蒸鍍速率的刻度 …………………………………………72 4-1-2 鐵鍍源蒸鍍速率的刻度 …………………………………………73 4-1-3 Fe與Ag在Pt(111)基底上之成長模式 …………………………73 4-2 銀中介層對Fe成長於1.5 ML Fe/Pt(111)基底上磁性之影響………74 4-2-1 室溫成長X ML Fe/1.4 ML Ag/1.5 ML Fe/Pt(111)系統退火前之磁性探討………………………………………………………………………75 4-2-2 退火處理對X ML Fe/1.4 ML Ag/1.5 ML Fe/Pt(111)系統 之磁性影響之探討…………………………………………………………………83 4-2-3比較有無銀中介層的差異…………………………………………88 4-3 Fe成長於0.5 ML Ag/Pt(111)合金基底上磁性之影響………………93 4-3-1 Fe在0.5 ML Ag/ Pt(111)表面合金基底上之磁性研究………95 4-3-2 Fe在其他基底上之磁性探討………………………………………98 4-3-3 升溫退火處理對X ML Fe/ 0.5 ML Ag-Pt/ Pt(111) 系統之磁性影響之探討 …………………………………………………………………111 Chapter 5 結論 ………………………………………………………………120 參考資料 …………………………………………………………………………122

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