簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 魏佳瑜
Chia-Yu Wei
論文名稱: 利用柯爾磁光效應與磁電阻研究電鍍Co/Cu多層膜
Magnetic Property studies of Electrodeposition Grown Cu/Co Multilayers by means of MOKE and MR
指導教授: 盧志權
Lo, Chi-Kuen
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: 103
中文關鍵詞: 電鍍磁阻磁光效應多層膜
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:138下載:4
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
  • 以電鍍法製備Co/Cu多層膜,並分成四個部分討論基板、初始電鍍電位、緩衝液硼酸以及電鍍時間對Co/Cu多層膜磁性質的影響。主要藉由原子力顯微鏡(AFM)觀察其表面形貌以及粗糙度,柯爾磁光效應(MOKE)所得到的磁滯曲線判斷在外加磁場下磁矩的翻轉情形,以及利用磁阻(MR)變化率和圖形分析影響磁阻的機制並推測其多層膜內部的組成形式。最後一部分由XRD數據分析電鍍Co/Cu多層膜是否具有結構。

    本實驗以定電位模式(銅:-0.4V,鈷:-0.9V),硫酸系電鍍液沉積Co/Cu多層膜。
    第一部分:討論基板(ITO/Cu和Si/Cu)以及第一層電鍍層(Co層和Cu層)對磁性質的影響。基板為ITO/Cu的導電層較厚且表面粗糙度比Si/Cu大,使其鍍率較高、MR變化率較低。而第一層電鍍層為Co層的樣品不論層數增加多少,均不影響其磁性質;第一層電鍍層為Cu的樣品隨著層數增加,粗糙度和矯頑場上升,但粗糙度增加至6nm後呈現穩定震盪的趨勢且矯頑場大幅下降,而MR變化主要來自巨磁阻(GMR)效應,隨多層膜層數增加而上升。
    第二部分:電鍍液加入硼酸後,樣品表面顆粒明顯變小,對外加磁場的靈敏度增加,飽和磁場與矯頑場大幅下降,MR變化主要由GMRSPM效應貢獻。
    第三部分:增加第一層電鍍Cu層的時間,大量消耗電極附近的Cu離子濃度,造成層狀結構不明顯,Cu層不連續,Co偏向以塊材形式生長,矯頑場與MR變化率不隨層數變化。
    第四部分:從XRD數據討論電鍍Co單層與Co/Cu多層膜是否具有結構。Co(100)和Cu(100)的訊號峰幾乎重疊造成判斷不易,但可從MOKE量測發現微弱的四重對稱性。若Co層厚度增加,Co傾向排列成hcp的結構。

    關鍵字:電鍍、磁阻、磁光效應、多層膜

    摘要 I 致謝 II 目錄 III 圖目錄 V 第一章 序 1.1 引言 1 1.2 研究動機 2 1.3 系統物性介紹 3 第二章 基礎理論介紹 2.1 磁性的來源 5 2.2 磁性分類 8 2.3 磁電阻(magnetoresistance,MR) 16 2.4 柯爾磁光效應(Magneto-Optical Kerr Effect , MOKE) 27 2.5 電化學反應系統 31 2.6 電鍍 32 2.7 法拉第定律 33 2.8 電雙層理論 34 2.9 循環伏安法(Cyclic voltammetry,CV) 38 2.10 薄膜成長機制 40 第三章 實驗流程與實驗設備 3.1 樣品製備 42 3.1.1電鍍前處理 42 3.1.2電鍍參數 43 3.2 實驗環境 46 3.2.1實驗裝置 46 3.2.2實驗設備: 47 3.2.3電鍍液: 47 3.2.4實驗藥品: 47 3.3 量測系統: 48 第四章 結果與討論 4.1 討論ITO/Cu和Si/Cu兩種基板以及第一層電鍍層為鈷層或銅層的影響 52 4.2 添加緩衝劑硼酸(H3BO3)的影響 71 4.3 第一層電鍍時間對鈷銅多層膜的生長型態以及磁性影響 80 4.4 電鍍單層鈷與鈷銅多層膜之XRD光譜結構分析 85 第五章 結論 89 第六章 參考文獻 91

    [1]電鍍工藝配方設計、新技術應用實例與品質檢測標準規範使用手冊,安徽文化音像出版社
    [2] Mosca DH, Petroff F, Fert A, Schroeder PA, Pratt Jr WP, Laloee R. J Magn. Magn. Mater 1991;94:L1–5.
    [3] Parkin SSP, Bhadra R, Roche KP. Phys Rev Lett 1991;66:2152–5.
    [4] Berkowitz AE, Mitchell JR, Carey MJ, Young AP, Zhang S, Spada FE, et al. Phys Rev Lett 1992;68:3745–8.
    [5] M. Doughton, J. Magn. Magn. Mater. 192 (1999) 334.
    [6] C.P.O. Treutler, Sens. Actuators A 9 (2001) 2.
    [7] M. Suzuki, T. Ohwaki, Y. Taga, Thin Solid Films 304 (1997) 333.
    [8] M.N. Baibich, J.M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G.
    Creuzet, A. Friederich, J. Chazelas, Phys. Rev. Lett. 61 (1988) 2472;
    P. Grünberg, Acta Mater. 48 (2000) 239.
    [9] R.L. White, IEEE Trans. Magn. 30 (1994) 346.
    [10] I. Bakonyi , L. Péter, Progress in Materials Science 55 (2010) 107–245
    [11] C.A. Ross, Annu. Rev. Mater. Sci. 24 (1994) 159.
    [12] Á. Cziráki, J.G. Zheng, A. Michel, Zs. Czigány, G. Nabiyouni,W. Schwarzacher, E.Tóth-Kádár, I. Bakonyi, Z. Metallkd. 90 (1999) 278.
    [13] L.H. Bennett, D.S. Lashmore, M.P. Dariel, M.J. Kaufman, M. Rubinstein, P. Lubitz,
    O. Zadok, J. Yahalom, J. Magn. Magn. Mater. 67 (1987) 239 [Erratum, L.H.
    Bennett, D.S. Lashmore, M.P. Dariel, M.J. Kaufman, M. Rubinstein, P. Lubitz, O.
    Zadok, and J. Yahalom, J. Magn. Magn. Mater. 69 (1987) 116.].
    [14] S. Roy, M. Matlosz, D. Landolt, J. Electrochem. Soc. 141 (1994) 1509;
    S. Roy, D. Landolt, J. Electrochem. Soc. 142 (1995) 3021;
    S. Roy, Surf. Coat. Technol. 105 (1998) 202;
    S. Roy, Plat. Surf. Finish. 86 (4) (1999) 76.
    [15] M. Alper,W. Schwarzacher, S.J. Lane, J. Electrochem. Soc. 144 (1997) 2346.
    [16] W.R.A.Meuleman, S. Roy, L. Péter, I. Varga, J. Electrochem. Soc. 149 (2002) C479.
    [17] Weihnacht V, Péter L, Tóth J, Pádár J, Kerner Zs, Schneider CM, et al. Giant
    J Electrochem Soc 2003;150:C507–15.
    [18] Bakonyi I, Péter L, Rolik Z, Kiss-Szabó K, Kupay Z, Tóth J, et al. Phys Rev B 2004;70:054427/1–10.
    [19] Cziráki Á, Péter L, Weihnacht V, Tóth J, Simon E, Pádár J, et al. J Nanosci Nanotechnol 2006;6:2000–12.
    [20] Péter L, Bakonyi I. Electrodeposition and properties of nanoscale magnetic/non-magnetic metallic multilayer films. In:Staikov G, editor. Electrocrystallization in nanotechnology. Weinheim (Germany): Wiley-VCH; 2007. p. 242–60 [chapter 12].
    [21] Subir Kumar Ghosh, Electrochimica Acta 53 (2008) 8070–8077
    [22] P. Weiss, Compt. Rend. 143 (1906) p.1136-1139
    [23] INTRODUCTION TO MAGNETIC MATERIALS, B. D. CULLITY,C. D. GRAHAM p.126,117
    [24] 磁性基本特性及磁性材料應用,杜怡君,國立台灣大學化學系
    [25] M.N. Baibich, J.M Broto, A.Fert et al.,Phys. Rev. Lett. Vol. 61, p2472-2475 (1988)
    [26] G. Binasch, P. Grünberg, F. Saurenbach, and W. Zinn, Phys. Rev. B, vol. 39,No.7 (1989)
    [27] Mott NF. The electrical conductivity of transition metals. Proc Roy Soc (London) A1936;153:699–717;Mott NF. The resistance and thermoelectric properties of the transition metals. Proc Roy Soc (London) A1936;156:368–82.
    Mott NF. Electrons in transition metals. Adv Phys 1964;13:325–422.
    [28]陳文娟,國立成功大學物理研究所碩士論文(2002)
    [29] A.E. Berkowitz et al., Phys. Rev. Lett. 68, 3745(1992)
    [30]C. L. Chien, F. Y. Yang, Kai Liu, D. H. Reich, P. C. Searaon, J. Appl. Phys. 87, 4659(2000)
    [31] Gittleman JL, Goldstein Y, Bozowski S. Magnetic properties of granular nickel films. Phys Rev B 1972;5:3609–21.
    [32] 聶向富,馬麗梅,郭革新,孫會元,唐貴德,河北科技大學學報,Vol. 24, No. 2(2003)
    [33] M. Julliere Phys. Lett. A Vol. 54, Issue 3(1975), Pages 225–226
    [34] John G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963)
    [35] R. von Helmolt, J. Wecker, B. Holzapfel, L. Schultz, and K. Samwer , Phys. Rev. Lett. 71, 2331–2333 (1993)
    [36] Jonker, G. H., and Van Santen, J. H., Physica 16, 337 (1950)
    [37] Z.Q Qiua, S.D Baderb, J. Magn. Magn. Mater. 200 (1999) 664-678.
    [38] E.R. Moog, S.D. Bader, Superlattices Microstruct. 1, 543 (1985).
    [39] Carlson, B. E., and U. S. Inan (2008), A novel technique for remote sensing of thunderstorm electric fields via the Kerr effect and sky polarization, J. Geophys. Res., 35,
    [40] 胡啟章,電化學原理與方法,五南書局
    [41] 電鍍手冊(1989),國防工業出版社
    [42] ELECTROCHEMICAL METHODS( Fundamentals and Applications), Allen J. Bard
    Larry R. Faulkner
    [43] Keith B. Oldham, Journal of Electroanalytical Chemistry 613 (2008) 131–138
    [44] 吳在冉等,電化學基礎Ⅲ-雙電層模型及其發展,儲能科學與技術Vol.2 No.2(2013)
    [45] J.E. Ayers, “Heteroepitaxy of semiconductors : theory, growth, and characterization”(2007), p.105-137, p.161-170
    [46] G. Springholz, N. Frank, G. Bauer, Thin Solid Films Vol.15 P.15–23(1995)
    [47] 羅吉宗,”薄膜科技與應用”, 全華科技圖書股份有限公司出版(2005)
    [48] Scott A. Chambers, Surface Science Report, 39, 105(2000)
    [49]原子力顯微鏡,吳坤憲, Southern Taiwan University of Technology
    [50] Péter L, Bakonyi I. Electrodeposition and properties of nanoscale magnetic/non-magnetic metallic multilayer films. In:Staikov G, editor. Electrocrystallization in nanotechnology. Weinheim (Germany): Wiley-VCH; 2007. p. 242–60 [chapter 12].
    [51] Oznur Karaagac, MurselAlper, HakanKockar, J. Magn. Magn. Materi 322 (2010) 1098–1101
    [52] T.M. Manhabosco, I.L. Müller, Surf. Coat. Technol. Vol. 202, (2008) Pages 3585–3590
    [53]Chen-Bin Wang, Chia-Chan Lee, Jia-Lin Bi, Jia-Yi Siang, Jyong-Yue Liu, Chuin-Tih Yeh, Catalysis Today Vol.146, Issues 1–2,(2009), Pages 76–81
    [54] Yu Liu, David Edouard, Lâm D. Nguyenb, Dominique Begina, Patrick Nguyenc, Charlotte Phamc, Cuong Pham-Huu, Chemical Engineering Journal Vol. 222(2013), Pages 265–273

    下載圖示
    QR CODE