研究生: |
李聖尉 Sheng Wei Li |
---|---|
論文名稱: |
鈷超薄膜在銀鍺√3×√3表面合金上之磁性研究 Investigations of magnetic properties of ultrathin cobalt film on Ag-√3×√3/Ge(111) surface alloy |
指導教授: |
蔡志申
Tsay, Jyh-Shen 姚永德 Yao, Yeong-Der |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
物理學系 Department of Physics |
論文出版年: | 2011 |
畢業學年度: | 99 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 143 |
中文關鍵詞: | 超高真空 、歐傑電子能譜儀 、低能量電子繞射儀 、表面柯爾磁光效應儀 、銀鍺√3×√3表面合金 |
論文種類: | 學術論文 |
相關次數: | 點閱:132 下載:12 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
在超高真空系統中,利用熱蒸鍍槍在鍺(111)單晶基材上成長銀薄膜,並熱退火處理成√3×√3銀鍺表面合金,再於其上以直熱式燈絲鍍上鈷超薄膜,並以歐傑電子能譜儀、低能量電子繞射儀及表面磁光柯爾效應儀來探討其表面物理性質。在常溫下成長鈷薄膜在√3×√3-Ag/Ge(111),並進行歐傑電子能譜儀及表面磁光柯爾效應儀量測,可知當鈷膜厚愈厚,則磁化量值亦隨著增大,另外由實驗數據可知,僅需0.7 ML的√3×√3-Ag便可以阻絕鈷鍺形成鈷鍺化合物、阻絕非磁性層的產生。而Co/√3×√3-Ag/Ge(111)系統在矯頑力及磁滯曲線的方正度上都比Co/Ag/Ge(111)來的好,可推論√3×√3結構的銀表面會較為平整。在鈷膜厚較薄時,經由降低環境溫度實驗証實在低溫之下是有縱向柯爾訊號,並非不具磁性。當鈷膜厚漸厚,則M0(磁化量值)及β(磁化指數)皆有增大趨勢,唯獨4.5 ML Co/√3×√3-Ag/Ge(111)因鈷膜厚甚薄,樣品居里溫度低於160 K而無法測得柯爾訊號。對不同厚度的Co/√3×√3-Ag/Ge(111)進行熱退火處理,發現歐傑能譜之鈷訊號有下降的趨勢,經由化學偏移實驗可以証實是為鈷擴散進入底層,相對地鍺擴散進入上層的鈷,並且有形成鈷鍺合金。在磁性方面,鈷厚度愈厚,縱向磁化量值便愈大而無極向磁化量訊號,但隨著熱退火功率漸增,磁化量值卻有迅速減少的趨勢。直至熱退火功率增為8瓦後柯爾訊號便不再出現。
[1] B. Dieny, V.S. Speriosu et al., “ Giant magnetoresistive in soft ferromagnetic
multilayers”, Phys. Rev. B 43, 1297-1300 (1991)
[2] J. S. Tsay, Y. D. Yao, Y. Liou, S. F. Lee, and C. S. Yang, " Effect of Ag buffer layer
to ultrathin Co films on Si(111) surface ", IEEE Trans.Magn. 35(5), 3028-3030
(1999)
[3] “Binary Alloy Phase Diagrams Second Edition” software
J. Bernardini, A. Combe-Brun, and J. Cabane, Scr. Metall., 4 985-990 (1970) in French.
V.E. Kosenko, Sov. Phys. Solid State, 4, 42-43 (1962).
J.P. Hager, Trans. AIME, 227, 1000-1002 (1963).
[4] Sung-Lin Tsay, Chang-Yu Kuo, Chun-Liang Lin, Wen-Chen Chen and
Tsu-Yi Fu, 2008, “Thermal evolution of Co islands on Ag/Si(111)-√3 ×√3 and Ag/Ge(111)-√3 ×√3 surfaces” Surf. Interface Anal. 40, 1641-1645 (2008)
[5] Tsu-Yi Fu, Chun-Liang Lin and Sung-Lin Tsay, 2006, “Temperature-dependent
shape transformation of Co clusters on Ag/Ge(111) surfaces” Surf. Sci.
600, 4058-4061 (2006)
[6] 鄭文源,“鈷超薄膜在銥(111)表面上的磁性研究:成長與熱退火效應”, 私立東
海大學碩士論文 (2004)。
[7] 張正武,“FePt及FePtB奈米晶薄帶磁性、相變化與交換藕合效應之研究”, 國
立中正大學碩士論文 (2004)。
[8] 楊正旭,“超高真空中在矽晶片上成長鈷超薄膜之真空中量測磁性研究”, 輔
仁大學物理所碩士論文 (1999)。
[9] C. Kittel, Introduction of Solid State Phys., 7thed, John Wiley& Sons Inc., New
York (1997).
[10] B. D. Cullity, Introduction to Magnetic Materials, Addison Wesley, New York (1972).
[11] 陳淑貞, “鈷薄膜在矽(100)表面的磁性觀測”, 國立台灣師範大學物理所碩士論文 (1999)。
[12] M. A. Plonus著,婁祥麟譯,應用電磁學(下冊)(乾泰圖書, 1985)。
[13] D. J. Griffiths , Introduction to Electrodynamics (Prentice Hall , New York,1981).
[14] J. A. C. Bland and B. Heinrich, Ultrathin Magnetic Structure Ⅰ (Springer-Verlag, New York, 1994).
[15] 王坤池, “超高真空中在Ge(111)面上成長Co超薄膜之退火效應及磁性現象研究”,國立台灣科技大學機研所碩士論文 (2001)。
[16] D. K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics , 3rd ed.( Addison-Wesley, New York , 1989).
[17] S.D. Bader, “SMOKE” J. Magn. Magn. Mater. 100, 440-454 (1991)
[18] D. L. Mills,” The ferromagnetism of ultrathin films; from two to three dimensions“ J. Magn. Magn. Mater. 100, 515-526 (1991).
[19] M.E.Fisher,”The renormalization group in the theory of critical behavior“ , Rev. Mod. Phys. 46, 597-616 (1974).
[20] J. Nogués and I. K. Schuller, “Exchange Bias”, J. Magn. Magn. Mater. 192, 203-232 (1999).
[21] P. Beauvillain, A. Bounouh, C. Chappert, R. Mégy, S. Ould-Mahfoud, J. P. Renard, and P. Veillet,” Effect of submonolayer coverage on magnetic anisotropy of ultrathin cobalt films M/Co/Au(111) with M=Au, Cu, Pd“, J. Appl. Phys. 76, 6078-6080 (1994).
[22] 蔡志申, 物理雙月刊, 廿五卷五期, 605-613 (2003年10月).
[23] 張治平,“金屬薄膜及超晶格之結構與磁性的研究”, 私立輔仁大學物理所碩士論文 (1996).
[24] R. F. Soohoo, Magnetic Thin Films, (Harper & Row, New York , 1965).
[25] W. H. meiklejohn and C. P. Bean, “New Magnetic Anisotropy”, Phys. Rev. 102, 1413-1414 (1956).
[26]A. E. Berkowitz and K. Takano, ” Exchange anisotropy — a review “, J. Magn. Magn. Mater. 200, 552-570 (1999).
[27] W. H. Meiklejohn, ”Exchange Anisotropy—A Review“, J. Appl. Phys. 33, 1328-1335 (1962).
[28] R. Morel, A. Brenac, and C. Portemont, ” Exchange bias and coercivity in oxygen-exposed cobalt clusters” , J. Appl. Phys. 95, 3757-3760 (2004).
[29] 薛增泉, 吳全德, 李浩, 薄膜物理 (電子工業出版社, 大陸 , 1991)。
[30] B. Dodson,“Strain-induced surface segregation and ordering in pseudomorphic metal-alloy overlayers”, Phys. Rev. B, 36, 6288-6291 (1987).
[31] D. A. Porter and K. E. Easterling, “Phase Transformations in Metals and Alloys” (Chapman & Hall ,England,1992).
[32] 蔡篤承,“Ag/Ir(111)和Ag/Co/Ir(111)超薄膜介面物性探討與高真空濺鍍系統和薄膜量測系統之建立”, 東海大學物理所碩士論文 (2004)。
[33] M. Prutton, Surface Physics (Oxford University Press , U.K , 1987).
[34] C. Su, C. S. Tsai, C. E. Lin, K. H. Chen, J. K. Wang and J. C. Lin, ” TPEA device as seismic damper for high-rise buildings”, Surf. Sci. 445, 139–150 (2000).
[35] J. B. Pendry, Low Energy Electron Diffraction( Academic Press , London,1974).
[36] D. Grozea, E. Bengu and L. D. Marks “Surface phase diagrams for the Ag-Ge(111) and Au-Si(111) systems”, Surf. Sci. 461 23-30 (2000)
[37] R. M. Feenstra and A. J. Slavin “Scanning tunneling microscopy and
spectroscopy of cleaved and annealed Ge (111) surfaces Surf. Sci. 401 251-252 (1991)
[38] Y. G. Ding, C. T. Chan, K. M. Ho “Theoretical investigation of the structure of the surface“ Surf. Sci. 275 L691-L696 (1992)
[39] 林俊良, “二維鈷原子島在銀/鍺(111)√3×√3表面聚集與成長之研究”國立台灣師範大學物理所碩士論文 (2005)
[40] 蘇清森,“真空技術”,東華書局 台北市 (1992)。
[41] 聶亨芸, “銀中介層對鈷超薄膜在鍺(111)基板上磁性質影響之研究”, 國立清華大學物理所碩士論文 (2002)。
[42] 黃正宏, “鈷/鍺(100)與鈷/銀/鍺(100)薄膜介面磁性性質研究”, 東海大學物理所碩士論文 (2004)。
[43] 呂登復, 實用真空技術(國興出版,台灣, 1986)。
[44] 伍秀菁,汪若文,林美吟,真空技術與應用,行政院國科會精儀中心(2001)。
[45] 陳元宗, “於鍺(111)面上成長鈷超薄膜之低溫磁性及高溫熱退火方式研究”, 國立台灣科技大學機研所碩士論文(2003)。
[46] 許志榮, “氧化鈷在11原子鈷層/矽(111)上交換偏移相圖與鈷在銀(√3×√3)/矽(111)之磁性研究”, 國立台灣師範大學碩士論文(2011)。
[47] 曾騰寬, “在鍺(100)及(111)面上成長超薄鈷膜之磁性研究”國立台灣科技大學機研所碩士論文(2000)。
[48] 洪育奇, “Co/Si(111)超薄膜的表面結構研究”, 國立中正大學碩士論文(2006)。
[49] 邱彦霖,”氧對於鈷/鍺(111)奈米超級薄膜介面磁性影響研究”, 東海大學碩士論文(2005)。
[50] L. E. Davis , “Handbook of Auger Electron Spectroscopy” , (1976)
[51] D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis Vol. 1( Wiley,New York, 1990).
[52] 盧志權, 物理雙月刊19卷2期, 221-226(1997)。
[53] 陳宿惠, “銀/鈷超薄膜在鉑(111)表面的磁性探討”, 國立台灣師範大學物理所碩士論文 (1999)。
[54] 張新政,”CoO/Co超薄雙層結構在半導體基底上之磁性研究”,國立臺灣師範大學碩士論文 (2007)。
[55] M. A. Plonus著,婁祥麟譯,應用電磁學(下冊)(乾泰圖書, 台北,1985)。
[56] W. Braun “Applied RHEED: Reflection High-Energy Electron Diffraction During Crystal Growth” Springer-Verlag berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG, Berlin (1999).
[57] John A.Carlisle,"Reflection High-Energy Electron Diffraction" ,PHYS 550 - Spring 2000.
(www.pascaltechnologies.com/files\Tech.Docs\RHEED course_Carlisle.pdf)
[58] R. D. Meade and D. Vanderbilt “Adatoms on Si(111) and Ge(111) surface“ Phys. Rev. B 40, 3905-3913 (1989)
[59] W. C. Cheng, J. S. Tsay, Y. D. Yao, K. C. Lin, C. S. Yang, S. F. Lee, T. K. Tseng
and H. Y. Neih, “Magnetic properties of ultrathin Co/Ge(111) and Co/Ge(111)
films” 89 7130-7132 (2001)
[60] 蔡松麟, “鈷在矽(111)和鍺(111)表面與雙羧基紫精在銅(100)表面上的表面結構變化研究”,國立台灣師範大學物理所碩士論文 (2009)。
[61] C.W. Su, J.S. Tsay, Y.D. Yao, JMMM 304, E41 (2006)
[62] Y. D. Yao et al. United States Patent No. US6753192 B1 (2004)
[63] J. S. Tsay, H. Y. Nieh, Y. D. Yao, T. S. Chin “Magnetic properties of ultrathin
Co/Ag/Ge (111 ) films studied using surface magneto-optic Kerr effect
technique” JMMM 282 78-80 (2004)
[64] J. S. Tsay, “Magnetic phases of Co/Ge(1 1 1) studied using surface
magneto-optic Kerr effect” Surf. Sci. 226–230 (2004)