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研究生: 郭明憲
Ming-Hsien Kuo
論文名稱: 銀覆蓋層對鐵超薄膜在鉑(111)上的磁性影響
指導教授: 沈青嵩
Shern, Ching-Song
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 93
中文關鍵詞: 歐傑電子能譜儀磁光柯爾效應儀鉑(111)矯頑力
英文關鍵詞: Auger electron spectroscopy (AES), magneto-optical Kerr effect (MOKE), Iron, Fe, Silver, Ag, Platinum, Pt(111), coercivity
論文種類: 學術論文
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  • 我們以自製的磁光柯爾效應儀(MOKE)探測Ag超薄膜覆蓋於Fe/Pt(111)樣品前後之表面磁性變化,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,利用升降溫系統與離子濺射進行退火效應與深度分析的實驗。
    經由在1~3ML Fe/Pt(111)上逐漸覆蓋不同厚度的銀,發現Polar方向的磁性有增強,而Longitudinal方向有減弱的現象,且在Ag覆蓋達1ML之後就無太大變化。藉由離子濺射的過程,觀察磁性及歐傑訊號強度的變化,確認磁性改變的原因來自於Ag-Fe界面效應的作用。
    將1ML Ag/1ML Fe/Pt(111)經由不同溫度的退火處理之後,在室溫量測其磁性與歐傑訊號,發現在低於600 K的退火溫度時,由於Fe原子與Pt原子的交換減弱了Ag-Fe介面引致PMA的作用,使得Polar方向的磁性慢慢消失。在退火溫度介於600 K~700 K之間時,由於Fe跟Pt開始形成合金,使得Polar與Longitudinal方向的柯爾訊號及Hc大幅的增加。當退火溫度超過700 K時,由於Fe原子往下擴散到更底層去而Pt原子往上浮出,以及Ag原子逐漸的退吸附,使得Ag-Fe介面的效應變得更弱,導致Polar方向及Longitudinal方向的磁性逐漸消失。

    Chapter 1 緒論………………………………………………………1 Chapter 2 基本原理…………………………………………………3 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…………………………………………5 2-2 磁性物質………………………………………………………6 2-2-1 磁性物質的種類………………………………………………6 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………………………………………………………12 2-3-2 影響磁異向性的因素…………………………………………13 Chapter 3 實驗原理與儀器…………………………………………17 3-1 超高真空系統 (UHV)…………………………………………17 3-1-1 需要超高真空的理由…………………………………………18 3-1-2 超高真空腔與抽氣系統………………………………………20 3-1-3 樣品清潔與升降溫系統………………………………………23 3-1-4 蒸鍍系統………………………………………………………25 3-1-5 其他系統………………………………………………………26 3-2 歐傑電子能譜術………………………………………………27 3-2-1 歐傑效應………………………………………………………27 3-2-2 歐傑電子能譜…………………………………………………29 3-2-3 阻滯電場分析儀………………………………………………31 3-2-4 歐傑電子能譜術之應用………………………………………34 3-3 歐傑訊號計算薄膜厚度………………………………………37 3-3-1 歐傑電子訊號比與膜厚之關係………………………………37 3-3-2 平均自由徑的計算……………………………………………39 3-3-3 back-scattering terms的計算……………………………41 3-3-4 cosθ的計算…………………………………………………41 3-3-5 薄膜厚度之計算………………………………………………42 3-4 低能量電子繞射儀……………………………………………48 3-4-1 LEED 之基本原理……………………………………………48 3-4-2 RFA-LEED 工作原理…………………………………………50 3-5 表面磁光柯爾效應 (SMOKE)…………………………………51 3-5-1 磁光柯爾效應 (MOKE)..……………………………………51 3-5-2 SMOKE及測量原理……………………………………………53 3-5-3 表面磁光柯爾效應儀的元件…………………………………55 Chapter 4 實驗結果與討論…………………………………………58 4-1 樣品準備………………………………………………………58 4-1-1 銀鍍源的刻度…………………………………………………59 4-1-2 鐵鍍源的刻度…………………………………………………60 4-1-3 成長模式………………………………………………………60 4-2 1~3ML Fe/Pt(111)的磁性探測………………………………61 4-3 銀覆蓋在1ML Fe/Pt(111)上的磁性探測……………………63 4-4 1ML Ag/1ML Fe/Pt(111) 離子濺射後的磁性探測…………68 4-5 1ML Ag/1ML Fe/Pt(111) 經退火處理後的磁性探測………73 4-6 銀覆蓋在2ML Fe/Pt(111)上的磁性探測……………………79 4-7 銀覆蓋在3ML Fe/Pt(111)上的磁性探測……………………82 Chapter 5 結論………………………………………………………85 參考資料………………………………………………………………87

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