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標題: 奈米鈷薄膜經氬/氧離子束轟擊後之微結構與磁性質研究
Microstructure and Magnetic Properties of Nano Cobalt Thin Films after Ar/O2 Ion Beam Bombardment
作者: 陳復漢
Fu-Han Chen
關鍵字: 磁性薄膜
交換偏壓
矯頑磁力
magnetic film
exchange bias
coercivity
引用: 中文文獻: [1] 江文中、李尚凡,『2007 諾貝爾物理獎—輕鬆看巨磁阻』,物理雙月刊,卅卷二期 (2008 年四月)。 [2] 馬文蔚、唐玄之、周永平主編,『物理學發展史上的里程碑』,凡異出版社 (1999年10月) [3] 『鬼谷子』反應第二。 [4] 王充,『論衡』卷十六亂龍篇第四十七 (漢章帝元和3年/西元86年)。 [5] 北宋沈括著,『夢溪筆談』,卷二十四 雜誌一。 [6] 北宋朱彧撰寫的『萍洲可談』卷二。 [7] 涂世雄、王雄正與蔡耀川,『科學發展』,378期(2004年六月)。 [8] 蕭如珀、楊信男,『厄斯特(Oersted)和電磁學』,物理雙月刊,卅一卷四期 (2009 年八月)。 [9] 金重勳主編,『磁性材料』,材料科學專輯(0229),1989。 [10] 杜怡君、張毓娟、翁乙壬等九人,『磁性基本特性及磁性材料應用』,國立台灣大學化學系。 [11] 金重勳主編,『磁性技術手冊』,中華民國磁性技術協會。 [12] 胡裕民、黃榮俊,『鐵磁/反鐵磁金屬薄膜之間的交換磁異向性』,物理雙月刊廿二卷六期 (2000年12月)。 [13] 李紫原,『核磁共振技術在化合物結構鑑定上的應用』,核磁共振專輯(二),國家實驗研究院儀器科技研究中心 (1988)。 [14] 蔡信行、孫光中,『奈米科技導論』,新文京開發公司 (2009)。 [15] 張慶瑞,『旋轉的新世紀-自旋電子傳輸與自旋電子學』,物理雙月刊廿二卷六期 (2000年12月)。 [16] 郭仲儀、張書綺、林信儒、林克偉,『雙離子束濺鍍系統之原理及應用』,真空科技,十九卷四期 (2007年四月)。 [17] 周仕明、李合印、袁淑娟與王磊,『鐵磁/反鐵磁雙層膜中交換偏壓』,物理學進展,第23卷第1期 (2003年3月)。 [18] 王基駿,『鉭/鈷/氧化鈷薄膜之微結構及磁性質研究』,國立中興大學碩士論文(2013)。 [19] 鄭信民、林麗娟,『X光繞射應用簡介』,工業材料雜誌181期(2002年1月)。 [20] 陳力俊等著,『材料電子顯微鏡學』,國家實驗研究院儀器科技研究中心 (2010)。 英文文獻: [21] G. Binasch et. al., Phys. Rev. B 39, 4828 (1989). [22] M. N. Baibich, et. al., Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988). [23] W. H. Meiklejohn and C. P. Bean, Phys. Rev., 102, 11 (1956). [24] Keithley, Joseph F. “The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s”, John Wiley and Sons. 1999: 2. [25] Pierre de Maricourt, ”Epistola Petri Peregrini de Maricourt ad Sygerum de Foucaucourt Militem de Magnete” (1269). [26] Whittaker, E. T., “A history of the theories of aether and electricity”, Vol 1, Nelson, London. 7-8 (1951). [27] Kittel, Charles. “Introduction to Solid State Physics”, 8th Edition. Wiley. [28] Bates, L. F. Sir Alfred Ewing: “A Pioneer in Physics and Engineering” (1946) [29] B.D. Cullity & C. D. Graham. “Introduction to Magnetic Materials”, 2nd Edition, Wiley-IEEE. (2009). [30] W. H. Meiklejohn, C. P. Bean, Phys. Rev. 105, 904 (1957). [31] Kiwi M , Mejia-Lopez J, Portugal R D, et al. Solid Stat . Commun. , 116 (6), 315 (2000). [32] W. H. Meiklejohn, J. Appl. Phys. Rev. 33, 1328 (1962). [33] Néel L. Ann. Phys. , 2 (2), 61 (1967). [34] D. Mauri, H.C. Seigmann et al., J. Appl. Phys. 62, 3047 (1987). [35] A.P. Malozemoff, Phys. Rev. B 35, 3679 (1987). [36] Néel L, Acad C R. Sci. Paris, 264 (14), 1002 (1967). [37] Takano K , Kodama R H , Berkowitz A E , et al. Phys. Rev. Lett , 79 (6), 1130 (1997). [38] N.C. Koon, Phys. Rev. Lett. 78, 4865 (1997). [39] T.C. Schulthess, W.H. Butler, Phys. Rev. Lett. 81, 4516 (1998). [40] H. Ohldag et al., Phys. Rev. Lett. 91.017203 (2003). [41] Enric Menéndez et al., ACS Appl. Mater. Interfaces,5 ,4320 (2013). [42] B. Dieny, V.S. Speriosu et al., Phys. Rev. B 43, 1297 (1991). [43] J.C. S. Kools, IEEE Trans. Magn., 32, 3165 (1996). [44] R.D. Hempstead, S.Krongelb and D.A. Thompson, IEEE Trans. Magn. MAG-14,521 (1978). [45] H.N. Fuke, K. Saito, Y. Kamiguchi, H. Iwasaki, M. Sahashi, J. Appl. Phys. 81, 4004 (1997). [46] T. C. Huang, G. Lim, F. Parmigiani, and E. Kay, J. Vac. Sci. Technol. A, 3, 216 (1985). [47] R. A. Roy, D. Yee, and J. J. Cuomo, J. Vac. Sci. Technol. A, 6, 1621 (1988). [48] J. Noguee’s, D. Lederman, T. Moran, and I. K. Schuller, Phys. Rev. Lett., 76, 4624 (1996). [49] G. Herzer, IEEE Trans. Magn., Vol. 26, 1379 (1990). [50] M. R. Ghadimi, B. Beschoten, and G. Gu¨ntherodt: Appl. Phys. Lett. 87, 261903 (2005). [51] D. L. Cortie , C. Shueh , P. S. Chen , J. F. Gao , F. Klose , J. V. Lierop, K.W. Lin, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 11PG01 (2012). [52] Jungblut R, Coehoorn R, Johnson M T, et al. J. Appl. Phys.,75 (10), 6659 (1994). [53] Zhang S, Dimitrov D V, Hadjipanayis G C, et al. J. Magn. Magn. Mater., 199 (1-3), 468 (1999). [54] Mauri D, Kay E, Scholl D, et al. J. Appl. Phys., 62 (7), 2929 (1987). [55] J.Y. Guo, J.V. Lierop , S.Y. Chang , K.W. Lin, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 073004 (2009). [56] H. R. Kaufman, J. Vac. Sci. Technol., 15, 272 (1978). [57] H. R. Kaufman, R S. Robinson, and R. I. Seddon, J. Vac. Sci. Technol A., 5, 2081 (1987). [58] J. J Cuomo, A. M. Rossnagel, and H. R. Kaufman eds., “Handbook of Ion Beam Processing Technology”, Noyes Publishers, Ch. 4 (1989). [59] Diffraction of X-Rays by Crystals, KSHITIJ School. [60] Elements of X-Ray Diffraction, ADD1SON-WESLEY (1956). [61] S. Foner, The Review of Scientific Instruments, Volume 30, Number 7 (1956).
摘要: The bilayer films of Al/Co on SiO2 substrate was prepared by dual ion-beam deposition technique. The structural and magnetic properties of the films were studied by Grazing Incident X-Ray Diffraction (GIXD), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Vibrating Sample Magnetometer (VSM), respectively. XRD results showed that Co layer consisted of HCP structure with a=2.50 Å, c=4.06 Å. Cobalt oxides appeared two compounds:one is CoO layer consisted of FCC structure with a=4.25 Å and the other is Co3O4 consisted of spinel structure with a=8.08 Å. TEM results showed that the grain size of polycrystalline films range from 4 to 8 nm and the average is about 6 nm. The thickness of Co and Al film layer is about 50 nm and 13 nm individually, but the AFM cobalt oxides is not obvious by TEM. Magnetic properties at room temperature (298 K) and field-cooled to 180 K with large applied magnetic field (12 kOe) along the parallel the film surface, both have been measured. Al/CoO/Co film exhibits very tiny exchange bias field (Hex~1.5 Oe) but higher coercivity (Hc~107 Oe) at room temperature (298 K). By field-cooled to 180K, the temperature below the antiferromagnetic Neel temperature (CoO TN~293 K), a slightly increased exchange bias field (Hex~ 2 Oe) and reduced coercivity (Hc~76 Oe) were observed. It may be caused by a invisible AFM layer, internal defects by way of atom diffusion originated from ion beam bombardment.
本研究主要利用雙離子束濺鍍系統,在二氧化矽基板上製備鋁/鈷雙層薄膜,並利用41% O2/Ar雙離子束轟擊鈷膜表面。再利用掠角X光繞射分析(GIXD)確認其晶格結構,穿透式電子顯微鏡(TEM)進行微結構分析、晶粒尺寸分佈與薄膜厚度測定,並與XRD的分析結果進行比對驗證。所產生之鈷/鈷氧化物薄膜之鈷相具有六方最密堆積(HCP)結構,晶格常數a=2.50 Å,c=4.06 Å;氧化鈷相具有兩種化合物,一為面心立方堆積(FCC)結構之CoO,晶格常數a為4.25 Å;另一為Co3O4屬於尖晶石(spinel)結構,晶格常數為8.08 Å。薄膜之晶粒尺寸分佈於4 – 8 nm之間,平均晶徑約6 nm。由TEM觀測所得鈷膜厚度約50 nm,覆蓋保護層之鋁膜厚度約13 nm,但二者間之反鐵磁性鈷氧化合物層並不明顯。 在磁性質方面,使用振動樣品磁力計(VSM)量測薄膜磁性質於室溫下(T=298K)與外加磁場(12 kOe)冷卻至180 K,沿著平行膜面量測之磁滯曲線圖,觀察到Co/CoO薄膜在室溫下產生極小的交換偏壓場(Hex~1.5 Oe),但具有較高的矯頑磁力(Hc~107 Oe);而場冷降溫至180K時,雖然溫度已低於反鐵磁層之尼爾溫度(CoO之TN~293K),但仍僅觀察到微小的交換偏壓場(Hex~ 2 Oe)。因其所產生之反鐵磁層並不明顯,故造成VSM磁滯曲線偏移甚小。可能是由於離子束轟擊所導致之原子擴散效應與缺陷,使低溫下(180 K)之矯頑磁力降低許多(Hc~76 Oe)。
URI: http://hdl.handle.net/11455/92010
其他識別: U0005-2701201400191400
文章公開時間: 2014-01-28
Appears in Collections:材料科學與工程學系

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