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研究生: 阮家治
論文名稱: 鈷薄膜在鐵白金上成長之磁特性研究
Investigation of magnetic for Co ultrathin films on Fe/Pt(111)
指導教授: 蔡志申
Tsay, Jyh-Shen
何慧瑩
Ho, Huei-Ying
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 106
中文關鍵詞: 表面合金鐵鉑合金磁性磁交換耦合效應
論文種類: 學術論文
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  • 本實驗在超高真空下進行,不同退火溫度的2 ML Fe/Pt(111)上成長Co超薄膜,並且對其進行退火處理的表面結構、成分組成以及磁特性研究,使用分子束磊晶的技術成長Fe及Co超薄膜,並利用低能量電子繞射儀,歐傑電子能譜儀以及磁光柯爾效應儀,探測樣品的表面結構、成分組成以及磁特性的研究,熱退火處理對Fe/Pt(111)系統中,當退火溫度超過570 K後,從歐傑訊號的變化可以看出 Fe/Pt介面形成了Fe-Pt表面合金,造成其矯頑力與柯爾訊號大幅提升。接著在不同Fe-Pt合金形成溫度的系統中成長Co薄膜,發現飽和磁化量與殘磁柯爾訊號受原子磁矩等量的增加而呈線性的增長,且矯頑力隨著膜厚上升達最大值,推測矯頑力上升是由於Co與下方Fe-Pt介面形成交換耦合作用之影響,並且在較低的Fe-Pt合金形成溫度,矯頑力提升的幅度較高。而後在Co/Fe-Pt/Pt(111)退火對磁特性影響的研究中,樣品溫度對磁性的影響在不同Fe-Pt合金形成溫度的系統中極為相似,可以發現其磁性隨樣品溫度在600 K以下時,受熱效應影響而下降,在600 以上時由於交換耦合與熱效應同時的影響使得磁性降低。在退火方面,Co/ Fe-Pt/Pt(111)系統中,矯頑力在600左右上升至穩定,750 K後又繼續上升,推測第一階段的上升應是Fe與Pt形成合金造成此趨勢,而第二階段的上升為Co與Pt形成合金造成,而飽和磁化量及殘磁柯爾訊號,升溫退火Co/ Fe-Pt/Pt(111)系統相似,皆無明顯變化,僅在Co/Fe-Pt/Pt(111)系統中,可以看到在600 K以下時柯爾訊號緩降,600 K以上快速下降,推測此差異應是由於Co薄膜與Fe-Pt介面的交換耦合效應。

    第一章 緒論 1 第二章 基本原理 2 2-1 薄膜成長 2 2-1-1 薄膜成長模式 3 2-1-2 影響薄膜成長的因素 3 2-2 鐵磁性物質 5 2-2-1 磁性物質的種類 5 2-2-2 鐵磁性物質 9 2-2-3 居禮溫度 10 2-3 磁異向性 11 2-3-1 磁異向能 11 2-3-2 影響磁異向性的因素 14 2-4 表面合金 16 2-4-1 Co-Pt、Fe-Pt與Fe-Co合金之生成熱 18 2-5 Fe/Pt(111)文獻探討 21 2-5-1 Fe/Pt(111)成長結構及磁性文獻探討 20 2-5-2 Fe/Pt(111)在不同退火溫度下成長結構及磁性文獻探討 22 2-5-3 Fe/Pt(111)在不同退火溫度下磁性與組成之文獻探討 26 2-6 Exchange spring 27   第三章 實驗原理與儀器 29 3-1 超高真空系統 29 3-1-1 需要超高真空的理由 30 3-1-2 超高真空腔與抽氣系統 32 3-1-3 樣品清潔與升降溫系統 34 3-1-4 蒸鍍系統 36 3-1-5 氣體管路 38 3-1-6 其他系統 39 3-2 歐傑電子能譜儀 40 3-2-1 歐傑效應 40 3-2-2 歐傑電子能譜 42 3-2-3 阻滯電場分析儀 44 3-2-4 歐傑電子能譜術的應用 46 3-3 低能量電子繞射儀 61 3-3-1 低能量電子繞射儀之基本原理 61 3-3-2 阻滯電場分析儀( RFA-LEED )工作原理 63 3-4 表面磁光柯爾效應 65 3-4-1 磁光柯爾效應 65 3-4-2 表面磁光柯爾效應儀(SMOKE)及其測量原理 67 3-4-3 表面磁光柯爾效應儀的元件 69 3-4-4 表面磁光柯爾效應儀的元件 71 第四章 實驗結果與討論 72 4-1 退火溫度對2 ML Fe/Pt(111)之磁性變化 72 4-2 x ML Co於2 ML Fe-Pt/Pt(111)與2 ML Fe/Pt(111)系統 成份與磁性研究 74 (一) x ML Co於2 ML Fe-Pt/Pt(111)與2 ML Fe/Pt(111)成份 74 (二) x ML Co於2 ML Fe-Pt/Pt(111)與2 ML Fe/Pt(111)成份比較 75 (三) x ML Co/2 ML Fe /Pt(111)磁性討論 77 (四) x ML Co/2 ML Fe-Pt(650 K)/Pt(111)磁性討論 79 (五) x ML Co/2 ML Fe-Pt(700 K)/Pt(111)磁性討論 80 (六) x ML Co/ 2 ML Fe-Pt(800 K)/Pt(111)磁性討論 81 (七) x ML Co於2 ML Fe-Pt/Pt(111)與2 ML Fe/Pt(111)磁性比較 83 4-3 10 ML Co在2 ML Fe-Pt/Pt(111)與2 ML Fe/Pt(111)升溫成分與磁性研究 84 (一) 10 ML Co /Pt(111)與2ML Co/2 MLFe/Pt退火成份研究 84 (二) 10 ML Co在2 ML Fe-Pt/Pt(111)與2 ML Fe/Pt(111)退火成份 86 (三) 10 ML Co在2 ML Fe-Pt/Pt(111)與2 ML Fe/Pt(111)退火成份比較 89 (四) 退火處理對10 ML Co /Pt(111)磁性討論 88 (五) 退火處理對2 ML Co/2 ML Fe /Pt(111)磁性討論 88 (六) 退火處理對10 ML Co/ 2 ML Fe/Pt(111)磁性討論 94 (七) 退火處理對10 ML Co/2 ML Fe-Pt(650 K)/Pt(111)磁性討論 98 (八) 退火處理對10 ML Co/2 ML Fe-Pt(700 K)/Pt(111)磁性討論 101 (九) 退火處理對10 ML Co/2 ML Fe-Pt(800 K)/Pt(111)磁性討論 103 (十) 10 ML Co在2 ML Fe-Pt/Pt(111)與2 ML Fe/Pt(111) 退火磁性比較 104 結論 106 參考資料 附錄

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