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研究生: 郭唯旭
Kuo, Wei-Hsu
論文名稱: 以電鍍方法成長Co/Pt(111)薄膜及其磁性研究
Growth and magnetic properties of Co/Pt(111) thin films prepared by electrodeposition
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: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 107
中文關鍵詞: 電鍍白金(111)磁光柯爾效應循環伏安法
英文關鍵詞: electrodeposition, cobalt, Pt(111), MOKE, CV
DOI URL: https://doi.org/10.6345/NTNU202205588
論文種類: 學術論文
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  • 在研究中,使用電化學的方式在水溶液環境中成長Co薄膜在Pt(111)上,透過加入Pb與紫精酸形成完全不同的磁性異質介面,研究Co薄膜受到不同的介面異向能以及不同的量測電位對磁特性的影響,利用循環伏安法(cyclic voltammetry, CV)鑑定成分,並使用磁光柯爾效應(Magneto-optic Kerr effect, MOKE)進行磁特性的量測。
    實驗中Co薄膜成長在Pt(111)上並不會形成合金亦不會形成磁性死層,在5 nm 以上時可以穩定存在,不與溶液中的各種離子起化學反應,並且在不同的量測電位可以發現矯頑力會受到電場影響而增強的現象。
    在Co/Pt(111)上加入Pb的覆蓋層,發現矯頑力並無明顯變化,推測是Pb只吸附在薄膜上不與Co形成合金態,且並未影響介面結構,導致矯頑力不變。
    加入紫精酸則可發現矯頑力受到介面異向能的改變而變化,然而飽和磁化量、殘磁以及方正度均沒有明顯的變化,在不同的電位量測紫精酸對矯頑力的影響,發現紫精酸隨著電位變化,因為各個不同的官能基受到電位影響的能力不同,產生了不同的吸附狀態,使得表面的電子分布不同進而讓表面的鈷原子間自旋或軌道的角動量耦合改變,這樣的現象可近似於表面磁矩間耦合的缺陷增強或減弱而使得矯頑力變化,而這樣的表面現象僅影響薄膜的表面,因此表面特性的貢獻比例會持續隨著膜厚下降,此研究結果發現在此系統中可以利用電位的不同來瞬間控制磁性薄膜的矯頑力變化,極富應用價值。

    封面 i 致謝 ii 摘要 iii 縮寫表 iv 目錄 v 第一章 緒論 1 第二章 實驗原理與工作條件 6 2-1 電化學原理 6 2-1-1 法拉第定律( Faraday's law ) 6 2-1-2 電雙荷層( electrical double layer, EDL )概述 7 2-1-3 電化學反應和電極的電子轉移 9 2-1-4 循環伏安法 11 2-1-5 能斯特方程 14 2-2 磁性理論與磁光柯爾效應原理 17 2-2-1 磁性物質種類 17 2-2-2 鐵磁性物質 19 2-2-3 磁異向性理論 20 2-2-4 磁光柯爾效應理論 26 2-3薄膜成長理論與物性介紹 30 2-3-1薄膜成長理論 30 2-3-2鉑、鈷、鉛物性介紹 32 第三章 實驗儀器介紹 35 3-1 電化學設備 35 3-1-1 電化學電鍍槽 35 3-1-2 電化學循環伏安儀 36 3-2 磁光柯爾效應(EC-MOKE)儀器介紹 36 3-2-1 磁光柯爾效應器材 36 3-2-2 磁光柯爾效應儀器架設 38 3-3 實驗步驟 40 3-3-1實驗藥品、氣體和金屬介紹 40 3-3-2實驗前準備 41 3-3-3 EC-MOKE的前置處理以及實驗步驟 44 第四章 實驗結果與討論 48 4-1 循環伏安法(CV)實驗結果與討論 48 4-1-1 HCl + KCl/Pt(111)之循環伏安法研究 48 4-1-2 CoCl2 + HCl + KCl/Pt(111)之循環伏安法研究與膜厚計算 49 4-1-3 紫精酸 與 CoCl2 + HCl + KCl之循環伏安法研究 54 4-1-4 PbCl2 + CoCl2 + HCl + KCl之循環伏安法研究 63 4-1-5 各種水溶液配方中之電化學反應比較 68 4-2 Co膜磁光科爾效應的磁性量測 72 4-2-1 Co/Pt(111)在不同外加電位-0.5 V及-0.4 V的磁性研究 75 4-2-2 Pb介面對Co/Pt(111)在外加電位-0.5 V量測的磁性研究 84 4-2-3紫精酸介面對Co/Pt(111)在外加電位-0.5 V量測的磁性研究 90 4-2-4紫精酸介面對Co/Pt(111)在外加電位-0.4 V量測的磁性研究 96 4-2-5紫精酸吸附對Co/Pt(111)在不同外加電位-0.5 V及-0.4 V量測的磁性比較 102 第五章 結論 105 第六章 參考資料與文獻 106

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