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研究生:馮學正
研究生(外文):Feng Hsueh-Cheng
論文名稱:Ge(100)表面上成長CoO/Co超薄膜之磁性研究
論文名稱(外文):Studies of Magnetic Properties of Ultrathin CoO/Co Film Grown on Ge(100) Surface
指導教授:姚永德姚永德引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:輔仁大學
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:109
中文關鍵詞:超薄膜交換偏向場表面磁光科爾效應儀
外文關鍵詞:ultrathin filmexchange biasSMOKE
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本實驗中我們利用表面磁光科爾效應儀研究CoO/Co/Ge(100)超薄膜中膜厚對磁性的影響。例如在x ML CoO/20 ML Co/Ge(100)的系統中,隨著氧化鈷的厚度x增加,一開始HC明顯的增加,而當膜厚大於20ML時,HC 趨於一定值。這代表氧化鈷厚度對HC的影響來自於介面效應。而交換偏向場現象則出現在氧化鈷膜厚度大於10ML時並且呈線性增加,直至氧化鈷膜厚度大於20ML才略為減少。另一方面,HE則隨溫度升高而變小。阻隔溫度TB,也就是交換偏向場消失時的溫度,隨氧化鈷的厚度而增加。
在本實驗中 ,最大的交換偏向場出現在25 ML CoO/ 25 ML Co/Ge(100) 的系統中,以H = +2000 Oe從室溫場冷卻至T=150 K而得其值為460 Oe。而此系統的阻隔溫度為203 K,此低於氧化鈷塊材的Neel溫度(TN = 293 K)。但同時交換偏向場的效應也出現在阻隔溫度之下(TB = 203 K~2/3 TN),這是由於反鐵磁層(氧化鈷層)之磁區較小所造成的結果。
最後我們比較了本實驗中超薄膜CoO/Co/Ge(100)系統之磁性研究與CoO/Co/Ge(111)系統,發現Ge(111)面中只要10 ML之CoO層即可得到最大之交換偏向場,其HE = 583 Oe;而Ge(100)則需25 ML之CoO層才能達到最大之交換偏向場,其HE = 460 Oe。此可能是不同晶面造成CoO層之結構在成長時之緻密性與規律性之不同所導致之結果。
摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xiii第一章 緒論 1
 1.1 前言 1
1.2 動機與目的 2
1.2.1 交換偏向場 2
1.2.2 CoO/Co顆粒 4
1.2.3 薄膜的交換偏向場 5
1.2.4 實驗動機與目的 7
第二章 基本理論 10
2.1 磁性物質 10
2.2 磁異向性理論 17
2.3 交換磁異向性 21
  2.3.1 理想鐵磁/反鐵磁介面模型 21
2.3.2 交換偏向場的理論模型 23
2.4 表面科學 25
2.5 薄膜成長理論 26
2.5.1 成長理論 27
2.5.2 成長模式 28
第三章 實驗儀器與工作原理 30
3.1 真空理論 30
  3.1.1 真空定義 30
3.1.2 真空材料與封合 32
  3.1.3 超高真空系統的設置 36
3.2 樣品的備置 41
  3.2.1 Ge單晶 41
3.2.2 樣品座 41
3.2.3 樣品清潔 42
3.3 超薄膜蒸鍍系統 45
3.4 歐傑電子能譜儀 46
3.4.1 歐傑電子的產生機制原理 46
  3.4.2 歐傑電子能譜儀的設置 50
3.5 表面磁光柯爾效應(SMOKE) 51
  3.5.1 表面磁光柯爾效應原理 52
  3.5.2 表面磁光柯爾效應儀之配置 55
3.6 低能量電子繞射儀 57
  3.6.1 低能量電子繞射儀 57
  3.6.2 低能量電子繞射實驗原理 60
3.7 反射式高能電子繞射儀(RHEED) 63
3.7.1 反射式高能電子繞射儀原理 63
3.7.2 反射式高能電子繞射儀之配置 66第四章 實驗結果與討論 67
4.1 樣品表面分析與膜厚之計算 67
4.1.1 表面成分分析 67
4.1.2 膜厚計算 67
4.2 x ML CoO/ 20 ML Co/Ge(100) 超薄膜磁性研究 70
4.2.1 x ML CoO/ 20 ML Co/Ge(100)薄膜之成長與組成分析 70
4.2.2 x ML CoO/ 20 ML Co/Ge(100)之表面磁性分析 74
4.2.3 x ML CoO/ 20 ML Co/Ge(100)之阻隔溫度(Blocking Temperature) 78
4.3 y ML CoO/ 25 ML Co/Ge(100) 超薄膜磁性研究 88
4.3.1 y ML CoO/ 25 ML Co/Ge(100)薄膜之成長與組成分析 88
4.3.2 y ML CoO/ 25 ML Co/Ge(100)之表面磁性分析 91
4.3.3 y ML CoO/ 25 ML Co/Ge(100)之阻隔溫度(Blocking
Temperature) 94
4.4 z ML CoO/ 20 ML Co/Ge(111)之表面磁性分析 102
第五章 結論 105
參考文獻 106
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