臺灣博碩士論文加值系統

摘要
本論文內容主要是利用歐傑電子能譜儀、深度組成分析、低能量電子繞射儀以及磁光柯爾效應儀等實驗儀器來探討Si覆遞h對Co/Ir(111)超薄膜之物性研究以及磁性分析。在Co/Ir(111)薄膜上鍍Si時，隨著Si原子層數的增加，其矯頑力一開始會因少量的Si原子與Co化合造成Co薄膜缺陷，而缺陷會阻礙磁域壁的傳播故矯頑力會增加，而隨後因Si與Co的化合態增加而使Co的有效層數減少使其矯頑力開始減少；而隨著Si與Co的化合態增加使得Co薄膜的有效層數減少，這時也可能因為Co顆粒變小而接近超順磁界限，其總合的效應造成殘磁量的減少；本研究並成左澈堨艉FSi-Co雙元系統在Ir(111)上之之磁性相圖。應用低能量電子繞射儀觀察，發現當Si原子蒸鍍於Co/Ir(111)上造成了其繞射亮點的半高寬隨著Si層數的增加而增大而且繞射點強度迅速降為零，反應出所形成的鈷矽化合物並不具有長程有序性結構。對Si/Co/Ir(111)系統做各個不同溫度的熱退火實驗過程中，其Si的歐傑電子能量峰值在漸漸提高溫度的過程中會有下降的趨勢，這是由於Si與Co形成矽化物，之後再隨著繼續升高到特定溫度(隨著Co薄膜厚度不同)，又使得Si的歐傑電子能量峰值有逐漸往上升的趨勢，這是因為大部分Co擴散到Ir(111)中而使得Si與Ir(111)接觸所致。熱退火的過程中，因Si、Co形成化合態，因此無法測得其磁滯現象。

Abstract
In this dissertation, effects of silicon capping layers on the physical properties for ultrathin Co/Ir(111) films have been investigated using Auger electron spectroscopy, sputtering depth profiling, low-energy electron diffraction, and surface magneto-optic Kerr effect (SMOKE) techniques. As Si atoms are deposited on Co/Ir(111), the interaction of Si atoms with Co films results in the occurrence of defects which impede the moving of domain walls and the coercivity increases. As the thickness of the Si layer increases, both the reduction of ferromagnetic layers and the superparamagnetic behavior diminish the remanence Kerr intensities. A magnetic phase diagram for the Si-Co binary system on Ir(111) has been established. Structural analysis shows that the full width at half maximum of the diffraction spots increases as the Si atoms deposited on Co/Ir(111). Meanwhile the intensity of the diffraction spot decreases to zero for few-tenth monolayer of Si deposit. This shows that the silicides do not exhibit a long-range order. After annealing treatments, the kinetic energy of Si Auger signal decreases because of the formation of Co silicides. At higher temperatures, Co starts to diffuse into the iridium substrate and this effect results in the increase of the kinetic energy of Si Auger signal. From the SMOKE measurements, the films are nonferromagnetic at high temperatures.

Keywords:
surface magneto-optic Kerr effect, Auger electron spectroscopy, sputtering depth profiling, low-energy electron diffraction, silicon, silicide, cobalt, magnetic phase diagram.

目錄
第一章 緒論 1
第二章 基本原理 4
2-1 磁性物質 4
2-1-1 磁性物質的種類 4
2-1-2 鐵磁性物質的特性 6
2-1-3 超順磁效應 8
2-2 磁異向性理論 9
2-3 薄膜成長理論 14
2.3.1電負度 18
2.3.2電子親和力 20
第三章 儀器設備與工作原理 22
3-1 超高真空系統(ultra high vacuum) 22
3-1-1 真空的定義 22
3-1-2 超高真空系統裝置 24
3-1-3 達到超高真空的步驟 37
3-2 歐傑電子能譜 41
3-2-2 歐傑電子產生機制 42
3-2-2 歐傑電子能譜儀裝置 45
3-3 表面磁光柯爾效應 46
3-3-1 磁光柯爾效應理論 46
3-3-2 磁光柯爾效應儀器裝置 50
3-3-3 磁光柯爾效應儀器架設 53

3-3-4 磁光柯爾效應儀器的操作流程 56
3-4 低能量電子繞射儀（Low Energy Electron Diffractomerer） 57
3-4-1反商晶格與電子繞射 58
3-4-2 LEED的工作方式 61
3-4-3 LEED所傳達的表面訊息 63
3-4-4 低能量電子繞射儀的種類 65
3-4-4-1 前視低能量電子繞射儀（front-view LEED） 65
3-4-4-2 後視低能量電子繞射儀（rear-view LEED） 66
3-4-5 本實驗樣品乾淨的Ir(111) LEED圖形 66
第四章 實驗結果與討論 68
4-1 Ir(111)的Si薄膜成長與Si/Co/Ir(111)薄膜的形成 69
4-1-1 Si薄膜成長分析 69
4-1-2 矽在銥(111)上的吸附行為 70

4-2 3 ML Si /3 MLCo/Ir(111)的分析 90
4-2-1 X ML Si/3 ML Co/Ir(111)的表面分析 90
4-2-2 X ML Si/3 ML Co/Ir(111)的磁性分析 93
4-2-3 3 ML Si/3 ML Co/Ir(111)的熱退火效應 95
4-3 3 ML Si /4 MLCo/Ir(111)的分析 90
4-3-1 X ML Si/4 ML Co/Ir(111)的表面分析 90
4-3-2 X ML Si/4 ML Co/Ir(111)的磁性分析 93
4-3-3 3 ML Si/4 ML Co/Ir(111)的熱退火效應 95
4-4 3 ML Si /5 MLCo/Ir(111)的分析 101
4-4-1 X ML Si/5 ML Co/Ir(111)的表面分析 100
4-4-2 X ML Si/5 ML Co/Ir(111)的磁性分析 104
4-4-3 3 ML Si/5 ML Co/Ir(111)的熱退火效應 107
4-5 3 ML Si /2 MLCo/Ir(111)的分析 112
4-5-1 X ML Si/2 ML Co/Ir(111)的表面分析 112
4-5-2 X ML Si/2 ML Co/Ir(111)的磁性分析 115
4-5-3 3 ML Si/2 ML Co/Ir(111)的熱退火效應 117

4-6 综合討論 123
4-7 3 ML Si /4 MLCo/Ir(111)的深度分析 134
4-8 3 ML Si /4 ML Co/Ir(111)成長與退火後之表面結構的探討
第五章 結論 166



後記 168
參考文獻 169

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