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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉佳琪
研究生(外文):Chin-Chi Liu
論文名稱:磁力電子顯微儀量測鈷鎳薄膜磁區之研究
論文名稱(外文):Magnetic Domain Structures of Co/Ni thin films by Magnetic Force Microscopy
指導教授:呂助增
指導教授(外文):Dr.Juh-Tzeng Lue
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:磁力顯微儀
外文關鍵詞:MFM
相關次數:
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物質產生磁性是因為量子效應的物理現象,在一般應用中以鐵磁性(ferromagnetic)材料最具重要性,在週期表上106個元素中僅有Fe、Co、Ni3個元素及稀土族的Gd在室溫時具有鐵磁性之表現,而這前3個元素和稀土元素互相結合或與其他不具有鐵磁性表現之原素相結合,則可以形成各種不同特性的磁性材料。
鐵磁性物質之特性是將其與一具磁性之磁石靠近時,彼此間會產生強烈的吸引或排斥力。在常溫下可以表現出鐵磁特性的元素僅有鐵、鈷、鎳三種,但在低溫中卻有其他不同元素有鐵磁的特性,如Gd需在20℃以下,而Tb則需在-54℃以下才能表現出鐵磁性元素的特性。
在磁性特性中有所謂磁區(magnetic domain)的觀念,此一描述首先由Weiss所提出,具有鐵磁性之物質根據其本身能量分佈的狀態會將同一晶體結構區分成幾個不同的區域,而在此一區域中的磁偶極矩都會指向一個方向,這便是所謂磁區的現象。而物質中之磁區各由一厚度約為數百個原子曾的磁壁(domain wall)所隔開,因相鄰兩磁區之磁偶極矩方向不同,其方向會在磁壁中做緩慢的過渡。
一般量測上可以利用磁光克爾效應(magneto-optical Kerr effect)及磁光法拉第效應(magneto-Farady effect)或磁力顯微儀來觀察磁區。
其中磁力顯微儀是最晚發展出來的一項,但它具有高解析度(約10nm~100nm)且操作容易,樣品不需經過特殊處理,並且可以適用於各種環境,因為有可能取代取代其他儀器逐漸成為磁性磁性研究中重要的測驗儀器之一。本論文主要是研究鈷鎳薄膜表面磁區結構。
目 錄
摘要
致謝
目錄
第一章 簡介1
第二章 磁力顯微儀4
2-1 實驗裝置4
2-2 工作原理5
2-3基本架構10
2-4實驗步驟與方法17
第三章 磁性原理18
3-1磁學歷史18
3-2鐵磁性磁區的理論基礎19
3-3鐵磁性薄膜磁區理論19
3-4 stripe domains的靜磁能20
3-5 stripe domains磁區寬度的計算23
3-6磁區壁(domain wall)的結構24
3-7磁壁的種類26
3-8應生磁化機構28
3-9磁場作用下膨脹的180°磁壁28
3-10解釋迷宮型磁區29

第四章 結果與討論30
4-1磁記錄樣品的測試30
4-2鈷薄膜的表面影像及磁力影像31
4-3鎳薄膜的磁力影像37
4-4分析鈷、鎳薄膜stripe domains靜磁能38
4-5比較磁區結構single domains和stripe domains38
4-6計算stripe domains 的寬度39
4-7鈷薄膜加磁場後的磁力影像42
4-8鎳薄膜加磁場後的磁力影像 47

第五章 結論51

參考資料52
1. 劉建良,清華大學物理所碩士論文(1995).
2. 曾淑芬,清華大學物理所碩士班,”蜜蜂鐵沉積之磁性共振及磁力顯微鏡研究”,(2002)
3. J.Marion & S.Thorton,“Classical Mechanics of particles and Systems”,4ed, Fort worth,Sawnders College Pub. (1995).
4. C.Kittel, “Introduction to Solid State Physics Ch15”
5. C.Kittel, “Theory of the structure ferromagnetic domains in films and small particles”,Phys.Rev.70,965(1946)
6. Soshin Chikazumi著,張煦、李學養合譯,”磁性物理學”,聯經出版事業公司,p238~240
7. Soshin Chikazumi著,張煦、李學養合譯,”磁性物理學”,聯經出版事業公司,p257~260
8. 謝長村,清華大學物理所碩士論文,”磁力顯微儀觀察Co/Si薄膜磁區之研究”(1999).
9. Soshin Chikazumi著,張煦、李學養合譯,”磁性物理學”,聯經出版事業公司,p137~141
10. Soshin Chikazumi著,張煦、李學養合譯,”磁性物理學”,聯經出版事業公司,p310~311
11. Soshin Chikazumi著,張煦、李學養合譯,”磁性物理學”,聯經出版事業公司,p331~332
12.M. Demand, S. Padovani, M. Hehn, K. Ounadjela, J.P. Buchera,Magnetic field-induced instabilities and irreversible evolution in modulated ferromagnetic phases of cobalt films”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 247 (2002) 147–152
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