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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:謝冠群
研究生(外文):Guan-Chun Sie
論文名稱:瞬時動磁發電元件
論文名稱(外文):Instantaneous magnetodynamics generator device
指導教授:馬遠榮馬遠榮引用關係
指導教授(外文):Yuan-Ron Ma
學位類別:碩士
校院名稱:國立東華大學
系所名稱:應用物理研究所
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:掃描穿隧式顯微鏡
外文關鍵詞:scanning tunneling microscope
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為了要開發下一個世代的新型發電方式,使用了表面鍍有鈷的磁性薄膜作為我們的樣品,用以代替傳統發電機中的永久磁鐵,此磁性薄膜表面具有上下交替的磁區分佈,而上下交替的磁區在空間中提供沿梯度變化磁場。我們使用原子力顯微鏡(atomic force microscope,AFM)與磁力顯微鏡(magnetic force microscope,MFM)得到樣品表面形貌與表面磁區影像,可知一個磁區的平均長度為4.2 0.11 μm,寬度為0.5 0.04 μm。
我們使用掃描穿隧式顯微鏡(scanning tunneling microscope,STM)的等高模式(也就是回饋關閉時)對樣品進行掃描,成功的在不外加偏壓的情況時,於鎢金屬探針與表面鍍有鈷的磁性薄膜樣品中間感應出穿隧電流。我們是第一次在不外加偏壓的情況下得到穿隧電流訊號,從得到的穿隧電流現象證明,利用鎢金屬探針在上下交替的磁區上掃描,可以產生感應電動勢,得到電流訊號。實驗中我們改變掃描速度,發現在掃描速度為60,000 nm/s時可以得到最大的穿隧電流。在此研究中,我們開發了瞬時磁動發電元件的原型。
To develop a new next generation, alternating up-and-down magnetic domains, as magnets in the present power generations, on the surfaces of magnetic Co-based thin-films were used. However, the alternating up-and-down magnetic domains provide variable stray magnetic fields, which are gradiently changed in three-dimensions (3Ds). We used atomic force microscopy (AFM) and magnetic force microscopy (MFM) to acquire the surface morphology and magnetic domain images of the magnetic Co-based thin-films. The average length and width of a magnetic domain are 4.2 0.11and 0.5 0.04 μm, respectively.
We exploited scanning tunneling microscopy (STM) at the constant height mode (i.e. the feedback function was off), to induce tunneling current at zero bias between the tungsten (W) tip and the magnetic Co-based thin-film. This was the first time when the tunneling current occurred at zero bias, so the tunneling result proved that the magnetic Co-based thin-films with alternating up-and-down magnetic domains can induce an electromotive force (EMF) along the W tip to generate tunneling current. As the scan speeds were changed, the induced tunneling current was also altered. The maximum tunneling current was acquired at the scan speed of 60,000 nm/s. In this study, we developed a prototype of instantaneous magnetodynamic generator device.
中文摘要
Abstract
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 序論 1
1.1 前言和研究動機 1
1.2 文獻回顧 6
第二章 實驗原理 9
2.1 原子力顯微鏡原理(atomic force microscopy,AFM) 9
2.2 接觸式(contact mode) 11
2.3 非接觸式(non-contact mode) 12
2.4 輕敲式(tapping mode) 14
2.5 磁力顯微鏡原理(magnetic force microscopy,MFM) 15
2.6掃描穿隧式顯微鏡原理(scanning tunneling microscopy,STM) 17
2.7 高斯計原理 19
2.8 硬碟基本原理 21
第三章 實驗儀器和實驗流程 25
3.1 實驗儀器 25
3.2 實驗流程 32
第四章 實驗結果與討論 35
4.1硬碟構造與碟片表面形貌分析 35
4.2硬碟碟片表面磁性分析 37
4.3 利用掃描穿隧式顯微鏡分析表面形貌 40
4.4對表面磁區作不同方向之掃描 41
4.5對表面磁區作不同方向掃描之電流訊號圖 45
4.6 速度對電流分佈範圍影響與產生總電流值統計圖 49
4.7 產生感應電動勢之理論計算 54
4.8 粗估合理的感應電動勢 61
第五章 結論 63
未來展望 64
參考資料 65
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