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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
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  • 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。

    第一章 緒論 1-1 前言 1 1-2  動機與目的 2 1-2-1  非磁性層 2 1-2-2  實驗動機與目的 2 第二章 基本理論 2-1  磁性物質 6 2-1-1 磁性物質的種類 7 2-2  磁異向性理論 15 2-3  薄膜成長理論 21 2-3-1  成長理論 21 2-3-2  成長模式 23 2-4  表面原子結構 25 2-4-1  表面原子鍵結 25 2-4-2  銀鍺√3×√3合金 27 第三章 實驗儀器與工作原理 3-1  真空理論 29 3-1-1  真空定義 29 3-1-2  真空材料與封合 32 3-1-3  超高真空系統的設置 37 3-2  樣品的置備 45 3-2-1  Ge單晶與Si單晶 45 3-2-2  樣品座 47 3-2-3  樣品清潔 51 3-3  超薄膜蒸鍍系統 54 3-3-1 OVEN蒸鍍源 54 3-3-2 E-Beam蒸鍍源 56 3-4  歐傑電子能譜儀 58 3-4-1  歐傑電子的產生機制原理 58 3-4-2  歐傑電子能譜儀的設置 62 3-5  表面磁光柯爾效應儀 64 3-5-1  表面磁光柯爾效應原理 65 3-5-2  表面磁光柯爾效應儀之配置 69 3-5-3  電磁鐵之製作與測試 73 3-6  低能量電子繞射儀 75 3-6-1  低能量電子繞射儀 75 3-6-2  低能量電子繞射實驗原理 76 3-7  反射式高能電子繞射儀 80 3-7-1 反射式高能電子繞射儀原理 80 3-7-2  反射式高能電子繞射儀之配置 83 第四章 實驗結果與討論 4-1  樣品表面分析與膜厚之計算 84 4-1-1  表面成分分析 84 4-1-2  膜厚計算 88 4-1-3  銀- /鍺(111)之熱退火處理 90 4-2  鈷在銀- /鍺(111)上之磁性研究 94 4-2-1 x ML Co/0.7 ML -Ag/Ge(111) 94 4-3  鈷在銀- /鍺(111)上之低溫相轉變研究 101 4-3-1  y ML Co/0.23 ML -Ag/Ge(111)之低溫相轉變 102 4-3-2  y ML Co/0.50 ML -Ag/Ge(111)之低溫相轉變 105 4-3-3  6.0 ML Co/0.50 ML -Ag/Ge(111)之低溫相轉變 106 4-3-4  6.5 ML Co/0.50 ML -Ag/Ge(111)之低溫相轉變 109 4-4  鈷銀- /鍺(111)熱退火之磁性研究 113 4-4-1 26 ML Co/1.9 ML -Ag/Ge(111) 113 4-4-2  13 ML Co/2.0 ML -Ag/Ge(111) 119 4-4-3  5.6 ML Co/1.8 ML -Ag/Ge(111) 125 4-4-4  15 ML Co/1.6 ML -Ag/Ge(111) 131 4-4-5 19 ML Co/1.7 ML -Ag/Ge(111) 132 第五章 結論 結論 137 參考資料 參考資料 139

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