研究生: |
伍安偉 |
---|---|
論文名稱: |
鉛介面層對於電化學製備Ni/Cu(100)薄膜影響研究 |
指導教授: | 蔡志申 |
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: | 135 |
中文關鍵詞: | 循環伏安法 、界面活性劑 、電化學 |
英文關鍵詞: | ni/cu(100) |
論文種類: | 學術論文 |
相關次數: | 點閱:248 下載:0 |
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 |
本實驗以鉛為介面活性劑並用電化學電鍍方式在單晶銅(100)電極上成長鎳薄膜,所使用的實驗方法有循環伏安法(Cyclic Voltammetry)、電化學磁光柯爾效應系統(EC-MOKE)、電化學掃描式電子穿隧顯微鏡(EC-STM)來研究單晶銅(100)上所成長鎳薄膜的磁特性與表面特性。
實驗使用銀當作電化學參考電極,此電極屬於pseudo-reference electrode,其電位利用能士特方程式計算與文獻參考比較結果,與標氫電極準電位差大約是+87~130 mV 之間。透過循環伏安法掃描結果:銅(100)在2mM HCl+2 mM NiCl + 0.15 mM PbCl2溶液中,得知鉛的UPD的吸附與退吸附反應分別發生在E= -550 mV(←)和E= -450 mV(→),鉛的沉積(bulkdeposition)與還原在E= -700 mV(←)和E= -600 mV(→)出現。鉛在溶液中主要是使用其界面活性劑的性質,功能在於改變金屬表面沉積方式,使鎳鍍在銅(100)上能從原本的3D島狀成長開始往2D的方向沉積。實驗選擇在-1200 mV電位下電鍍鎳,控制電鍍時間以製造不同鎳膜厚度,透過積分CV圖的鎳退吸附峰算出電荷量和已知電鍍面積(0.292 cm2)可分析沉積鎳的膜厚。電解液裡的氯離子會修飾銅(100)電極表面,透過STM掃描圖像可以觀察到銅(100)表面直角台階的特徵。
電鍍鎳/銅(100)磁性行為主要分成四部分結論:(1)在1.66 ML以下沒有磁性原因是電鍍鎳量很少又加上氫氣產生的效應。 (2)在2.40 ML~7.86 ML認為是磁異向能的轉換,易軸變成Polar方向,表示有垂直磁異向能出現,與UHV系統有相同的現象發生。 (3)在13.9 ML~31.6 ML之間的磁化易軸變成平行樣品表面,趨向塊材現象以形狀異向性為主要因素,表示鎳層越厚,磁化需要更大能量。
比較加入鉛前後磁滯曲線L-MOKE的方正度,加入鉛作為界面活性劑來成長鎳薄膜與沒有加入鉛的來做比較,相對於較低的層數(5ML以下),較厚的層數(13ML~ 30ML)經由量測磁滯曲線所得到的方正度較接近1。
[1] M. T. Johnson, P. J. H. Bloemen, F. J. A. den Broeder and J. J. de Vries, Rep. Prog. Phys., 59, 1409-1458 (1996)
[2] W. J. M. de Jonge, P. J. H. Bloemen, and F. J. A. den Broeder,Ultrathin Magnetic Structures, Edited by J. A. C. Bland and B. Heinrich, Springer-Verlag, Berlin(1994)
[3] 胡裕民、黃榮俊,物理雙月刊,二十二卷六期,552 (2000)
[4] P. Andreyev, 電子工程專輯,125 (2005)
[5] M. Wilms, M. Kruft, G. Bermes, and K. Wandelt, Rev. of Sci. Instrum. , 70, 9 (1999)
[6] F. Carcia, A.D. Meinhaldt, A. Suna, Appl. Phys. Lett., 47, 178 (1985)
[7] C.J. Lin, G.L. Gorman, C.H. Lee, R.F.C. Farrow, E.E. Marinero, H.V. Do, H. Notarys, J. Magn. Magn. Mater., 93, 194 (1991)
[8] A. J. Bard and L. R. Faulkner, Electrochemical methods Fundamentals and Applications, John Wiley & Son, Inc., New York (2001)
[9] 胡啟章,電化學原理與方法,五南圖書,台北(2002)
[10] P. Broekmann, M. Wilms, M. Kruft, C. Stuhlmann, and K, Wandelt, Journal of Electroanalytical Chemistry, 467,307-325(1999)
[11] 洪詩惠,國立中央大學化學所碩士論文(2004)
[12] B. D. Cullity, Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, Addison Wesley, New York (1972); B. Schulz, R. Schwarzwald and K. BAberschke, Surf. Sci.,307, 1102-8(1994)
[13] C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 7th ed., John Wiley & Sons INC., New York(1996)
[14] 何慧瑩,國立臺灣師範大學物理所碩士論文(1998)
[15] 魏淑宜,國立臺灣師範大學物理所碩士論文(2007)
[16] B. Schulz and K. Baberschke, Phys. Rev. B , 50, 13467-71(1994)
[17] 蔡志申,物理雙月刊,二十二券五期,605 (2003)
[18] J. D. Jackson, Classical Electrodynamics, 3rd ed., John Wiley & Sons INC., New York, USA, 219-221(1998)
[19] 楊正旭,私立輔仁大學物理所碩士論文(1999)
[20] 聶亨芸,國立清華大學材料科學工程所碩士論文(2002)
[21] 田福助,電化學-理論與應用,高立圖書有限公司,台灣(1987)
[22] P. Allongue et al., Surf. Sci. 603, 1831-1840(2009)
[23] 吳和虔,國立中央大學化學所碩士論文(2001)
[24] K. M. Poduska and S. Morin, Rev. of Sci. Instrum., 74, 11(2003)
[25] C. A. F. Vaz, J. A. C. Bland and G. Lauhoff, Rep. Prog. Phys., 71, 056501(2008)
[26] 白鴻陞,國立臺灣師範大學物理所碩士論文(2007)
[27] S. Huemann, N. T. M. Hai, P. Broekmann, and K. Wandelt, J. Phys. Chem. B, 110, 24955-24963(2006)
[28] 李育鴻,國立台灣師範大學物理所碩士論文(2008)
[29] M. Pourbaix, Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions, 2nd ed., National Association of Corrosion Engineers, Houston, Texas, USA, 333(1974)
[30] R.C.O. Handley, Modern Magnetic Materials, John Wiley & Sons INC., New York (2000).
[31] 王穎潔,國立臺灣師範大學物理所碩士論文(2009)
[33]E.R Moon and S .D . Bader,Superlatt. Microstruct., 1,543(1985)
[34]張金群,國立師範大學碩士論文 (2004)
[35]Lustenberger P, Rohrer H, Christoph R, Siegenthaler H, Journal of Electroanalytical Chemistry, 243,225-235(1988)
[36]G.A Somorjai ,Chemistry in two dimension surface, Cornell University Profs, London,1981
[37]P.Poulopolos, J. Lindner M. Farle, and K. Baberschke, Surf. Sci. , 382 107 (1997)
[38]Henrion, J.; Rhead, G. E. Surf. Sci. 1972, 29, 20
[39] Inukai, J.; Osawa, Y.; Itaya, K. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 10034.
[40]Polewska, W.; Vogt, M. R; Magnussen, O. M.; Behm, Behm, R. J.
Phys. Chem. 1999, 103, 10040.