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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:聶亨芸
研究生(外文):NIEH HENG-YUN
論文名稱:銀中介層對鈷超薄膜在鍺(111)基板上磁性質影響之研究
論文名稱(外文):Influence of Ag Buffer Layer On Magnetic Properties of Ultrathin co/Ag/Ge(111) films
指導教授:金重勳金重勳引用關係姚永德姚永德引用關係
指導教授(外文):Chin Tsung-ShuneYao Yeong-Der
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:磁光柯爾效應超薄膜銀中介層
外文關鍵詞:MOKEUltrathin filmAg buffer layer
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本篇論文主要是在超高真空系統中,在鍺(111)基板上成長一系列Co/Ge(111)及Co/Ag/Ge(111)超薄膜,研究銀中介層對鈷超薄膜磁性質的影響。在超高真空系統中以低能電子繞射儀(LEED)、歐傑電子能譜(AES)、表面磁光科爾效應(SMOKE)對所製造的超薄膜做表面及磁性分析工作;內容包含了初鍍膜之表面結構與磁性研究,以及熱退火後磁性現象的變化。
在磁性量測方面,發現銀中介層的存在,有效阻隔Co-Ge間的化合作用,使得因化合所造成的非磁性層厚度明顯下降。在200K成膜時約3ML的Ag就足以達到完全阻隔的效果。當鍍膜溫度升至300K,因原子間熱運動較強,需較厚的銀才能達到完全阻隔的效果。此外,Co/Ge(111)、Co/Ag/Ge(111)系統所測得之矯頑磁場會有明顯的差異,這現象可歸因於內應力不同所造成的。
熱退火處理過的樣品,隨溫度升高觀察其磁性質變化。我們發現在Co/Ag/Ge(111)系統的熱退火處理過程中,會有極向柯爾訊號被測得。這是由於加熱過程中樣品形成Co-Ag顆粒薄膜,在特定的Co-Ag原子濃度比,樣品之易磁化軸會由原本平躺於樣品表面(in-plane)轉變成傾斜出樣品面(canted out-of-plane)。
In this study, the influence of Ag buffer layer on magnetic properties of ultra-thin Co/Ag/Ge(111) films was focused.
A series of ultra-thin Co films on Ag/Ge(111) in UHV system was grown and analyses were done on the surface magnetic properties with low energy electron diffraction (LEED), Auger electron spectrometer (AES) and in-situ surface magneto-optic Kerr effect (SMOKE) techniques. Also included are the growth of the ultra-thin films, the research of the surface structure and magnetic properties of the as-grown and annealed films.
Ag buffer layer was found to efficiently prevent the formation of cobalt germanide. Therefore, the number of non-ferromagnetic dead layers at the Co/Ge interface can be reduced by the Ag buffer layer. As the growth temperature increases, thicker Ag coverage is required to avoid the formation of germanide due to stronger thermal motion at higher temperatures. On the other hand, Co/Ag/Ge shows smaller coercive force due to smaller interfacial stresses.
The samples were continuously annealed in-situ, the hysteresis loops recorded based on the polar configuration was observed due to the formation of Co-Ag granular films.
中文摘要………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………Ⅱ
目錄……………………………………………………………………Ⅲ
圖目錄………………………………………………………………Ⅳ
表目錄………………………………………………………………Ⅴ
第一章 緒論……………………………………………………………1
第二章 實驗理論………………………………………………………3
2-1 磁性物質……………………………………………………3
2-2 薄膜成長理論………………………………………………5
2-2-1 成核理論……………………………………………5
2-2-2 成長模式……………………………………………6
2-3 磁異向性理論……………………………………………8
2-4 磁光效應理論…………………………………………11
2-4-1 磁光效應的基本理論………………………………12
2-4-2 磁光柯爾效應的型態………………………………14
2-5 歐傑電子產生機制…………………………………………17
2-6 低能電子繞射儀原理………………………………………19
第三章 實驗儀器與原理………………………………………………21
3-1 真空理論……………………………………………………21
3-1-1 真空的定義…………………………………………21
3-1-2 真空幫浦……………………………………………23
3-2 超高真空系統(UHV)………………………………………27
3-3 歐傑電子能譜儀(AES)……………………………………33
3-4 低能電子繞射儀(LEED)……………………………………36
3-5 表面磁光柯爾效應(SMOKE)………………………………38
3-5-1 SMOKE儀器裝置…………………………………38
3-5-2 SMOKE儀器的架設………………………………39
第四章 實驗步驟與方法………………………………………………42
4-1 超高真空環境的準備………………………………………42
4-2 樣品的備製…………………………………………………44
4-2-1 樣品台………………………………………………46
4-2-2 樣品的準備與清潔…………………………………48
4-3 薄膜成長……………………………………………………50
第五章 實驗結果與討論……………………………………………52
5-1 歐傑電子能譜的分析………………………………………52
5-1-1 表面成分之檢測……………………………………52
5-1-2 薄膜成長之分析……………………………………55
5-2 樣品表面結構的分析………………………………………57
5-2-1 基板結構的確定…………………………………...57
5-2-2 基板成長時之結構測定…………………..……….59
5-3 表面磁性之分析………………………..………….………..63
5-3-1 Co/Ge(111)和Co/Ag/Ge(111)系統之磁性質比較…65
5-3-2 改變Ag厚度對Co/Ag/Ge(111)系統之磁性質影響
…………………………………………….………..75
5-4 化學位移的測定…………………………………………….93
第六章 結論…………………………………………………………97
參考資料………………………………………………………………98
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