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鈷薄膜在矽(100)表面的磁性觀測

By [[author]]陳淑貞 and 陳淑貞

Abstract

[[abstract]]本實驗首次以半導體Silicon(100)為基底,再於此基底上蒸鍍不同厚度的Co薄膜,蒸鍍時的背景壓力為6×10-4 Pa(約4.5×10 torr),蒸鍍速率在0.7(Å/sec)以上,將蒸鍍好的樣品移至空氣中的MOKE裝置測量其柯爾訊號,可提供的最大磁場約為1400Oe。 在室溫下測量不同厚度的Co/Si(100)之柯爾訊號,結果顯示:在空氣中欲得到柯爾訊號,需要比真空中還厚的膜厚(實驗所得最小膜厚為24Å),且蒸鍍時的速率也要比真空中的蒸鍍速率還大,最後選擇蒸鍍速率大於0.7(Å/sec)的樣品來作分析,以減少因為蒸鍍速率而造成的影響。此外,即使膜厚最小的24Å的樣品,由磁滯曲線可知其磁化易軸為平行樣品表面的方向,膜厚更厚的樣品亦然。在樣品Longitudinal方向的磁滯曲線隨外加磁場的角度變化並無明顯改變,而各樣品在Polar方向的磁滯曲線隨外加磁場的角度不同卻有很大的變化,磁場角度變化在1°之內即可使磁滯曲線走向相反,且正反兩邊的磁滯曲線圖形對稱。再由蒸鍍速率大於0.7(Å/sec)的樣品的磁滯曲線分析,樣品所鍍之膜厚越厚,其飽和磁化強度會隨之增加;而測量L-MOKE的矯頑力可知,樣品的矯頑力在83Å以上會隨厚度略為下降。 由於半導體室溫下電阻很大、加熱至某溫度後電阻又會瞬間減小許多的特性,使得要加熱樣品並量測各溫度的柯爾訊號極為不易,我們利用高電壓低電流的電源供應器直接通電流至樣品上來升溫。對45Å、71Å、83Å、177Å之樣品加熱後,測量各樣品L-MOKE的柯爾訊號,結果顯示:各樣品的飽和磁化強度在開始加熱後不隨溫度上升而有明顯變化,等溫度分別升高到140℃、160℃、170℃、190℃之後,飽和磁化強度才明顯下降,且都在大約30℃之內就降為零,推測這是因為Co原子在升溫至某溫度時開始和基底的Si原子反應形成CoSi2矽化物,以致有磁性的Co膜厚度越來越薄,故柯爾訊號會開始減小至最後變為零,此為一不可逆過程,因此加熱過後之樣品再降回室溫就量測不到柯爾訊號了。 而加熱後各樣品L-MOKE的矯頑力隨溫度的變化因厚度有所不同,加熱開始時矯頑力對厚度沒有明顯改變,但是厚度為45Å及71Å之樣品,在飽和磁化強度降為零之前的矯頑力會下降,而厚度為83Å及177Å之樣品的矯頑力卻是明顯變大,此部分有待日後繼續研究探討其意義。

Topics: 磁光柯爾效應, 鈷/矽(100), [[classification]]38
Year: 2010
OAI identifier: oai:ir.lib.ntnu.edu.tw:309250000Q/8092
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