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氧化鈥鋅/氧化亞鈷多層膜結構的螢光及磁光特性
(2021) 王乃緯; Wang, Nai-Wei
本論文利用脈衝雷射蒸鍍法製備在c-sapphire上三種不同鍍膜環境的單層ZnO摻雜Ho薄膜及三種不同類型夾雜著CoO層的多層膜，其中Ho摻雜比例分為0、1及3%，並研究其結構特性、光學特性及磁光特性。　　結構特性方面，X光繞射和拉曼散射光譜觀察到纖鋅礦結構ZnO和岩鹽結構CoO的特徵峰，代表樣品為多層單晶薄膜。其中多層膜結構中較下層的薄膜會因熱退火效應而晶體結構較佳。拉曼散射光譜則從ZHO薄膜觀察到Ho3+ 4f軌域躍遷譜線。　　光學特性方面，在所有樣品中皆有ZnO的近能隙發光，在樣品中發現由氧空缺、鋅空缺、鋅間隙或其複合缺陷造成的缺陷發光，但無CoO或Ho3+的螢光，亦無ZnO/CoO/ZnO量子井的譜線。溫度從300 K變化到20 K，因晶格收縮使發光峰值藍移，且因熱擾動減少使ZnO近能隙發光強度相對於缺陷發光上升。　　磁光特性方面，由MOFE及MOKE得知，在室溫下量測所有樣品的磁滯曲線皆為順磁性，且磁矩無達到飽和。法拉第磁光效應較強的波長為400到540 nm。薄膜的等效Verdet常數值隨波長增長而減小。除了ZHO 3%的三層膜結構外，多層膜等效Verdet常數的估計值與測量值相近，而ZHO 3%三層膜測量值較低的原因是其ZHO層的法拉第磁光效應比單層薄膜弱。