學位論文
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Item Item Item 鎳/石墨烯在條紋狀銅基板上電化學與磁特性研究(2022) 謝銘杰; Xie, Ming-Jie本實驗主要用射頻濺鍍鎳在商用石墨烯/銅基板，並利用原子力顯微鏡、磁光科爾效應儀與循環伏安法，藉以研究鎳/石墨烯結構對薄膜磁特性及電化學電位磁控制的變化。研究中發現在石墨烯上成長鎳薄膜，受到形狀異向性影響，於縱向磁化會呈現出有面上二對稱的磁化難軸與磁化易軸，並利用原子力顯微鏡發現了石墨烯/銅樣品上呈現出有規律的刻痕，而隨著鎳厚度的增加，矯頑力也隨著變大，更容易於觀察。在電化學中循環伏安法，在電化學研究中已知不同條件的樣品在化學溶液有不同的氧化還原反應，故透過循環伏安法來進行鎳/石墨烯的研究是必要的，在電化學實驗中選用20 ~ 70 nm的鎳/石墨烯/銅樣品來進行電位磁控制，在實驗中溶液為10、100 mM KCl分別加入0.1 mM HCl溶液，因此要先從中找到了氯離子的吸附、退吸附電位、鎳/銅的氧化還原電位、氫氣的反應電位，並發現溶液濃度上升會使氧化還原電位上升，其電位利用能斯特方程式計算與實驗系統數據呈現高再現性。依據循環伏安法的實驗結果，會以濃度、電位、厚度的比較來做氯離子吸附退吸附對矯頑力的影響，並且選擇了僅有氯離子的吸退附電位區間進行比較，可以從數據發現濃度改變、電位調控、氯退吸附會影響其矯頑力的變化，並且會符合其薄膜厚度Neel wall與Bloch wall的變化趨勢。Item 在雙層材料鉑/鎳鐵合金中的自旋轉矩-鐵磁共振(2021) 張祐誠; Chang, You-Cheng此實驗研究了鐵磁性材料 (ferromagnetic materials) 的自旋電子學，主要探討自旋軌道轉矩 (spin orbit torque, SOT) 的貢獻，在樣品的選擇上我們選用了鎳鐵合金 (permalloy, Py, Ni_80 Fe_20) 及鉑 (platinum, Pt) 的雙層薄膜材料。在此研究我們所探討的磁性薄膜材料，是指能對外加磁場做出反應，並且厚度為小於1 μm 的鐵磁性材料，透過輸出微波訊號給鐵磁性薄膜材料層，量測材料上的自旋轉矩-鐵磁共振 (spin torque-ferromagnetic resonance, ST-FMR)，並對此量測數據進行數據擬合分析。我們選用了共平面波導 (coplanar waveguide, CPW) 的樣品結構，來量測鐵磁共振 (ferromagnetic resonance, FMR) 的現象，透過 Py 材料內部的各異向性磁阻 (anisotropic magnetoresistance, AMR)，產生直流電壓訊號 (DC voltage signal)，量測此訊號造成的ST-FMR，透過數據分析計算材料的自旋流和自旋霍爾角 (spin Hall angle)，並且將樣品降溫至40 K進行測量。Item 鐵在不同退火溫度下沉積在石墨烯/銥(111)系統之結構及磁特性研究(2021) 郭恩見; Guo, En-Jian本論文主要研究為不同厚度的鐵在不同退火溫度時，沉積在石墨烯/銥(111)系統之結構及磁特性，當退火溫度提高時，樣品最上層的鐵越是傾向於穿過石墨烯至銥(111)基板上形成插層結構。為了清楚了解到退火溫度對鐵形成插層結構的效益，本論文將退火溫度分為300 K、400 K、480 K及520 K四個系列進行研究，並利用歐傑電子能譜儀及低能量電子繞射儀對各系列樣品進行結構上的分析，從歐傑電子能譜儀及低能量電子繞射儀實驗結果發現，隨著退火溫度升高時，由於鐵會逐一穿過石墨烯至銥(111)基板上形成插層，且每當形成一層完好的插層結構後，鐵才會接續穿過石墨烯排列下一層，因此鐵在銥(111)基板上排列更加整齊，整個系統會傾向於分層明確且晶格較為單一的簡單系統。另外本論文使用歐傑電子訊號強度衰減公式做理論計算，將理論值與實驗所得的數據互相比對後相當吻合，這樣更能確定系統模型假設的正確性。從以往鐵/銥(111)系統的磁性量測中得知，鐵/銥(111)是水平磁化系統，當鐵接觸到銥(111)基板時，隨著鐵厚度增加，會有最多三層的磁性死層。而從四組不同退火溫度的樣品所量測到的磁性是水平磁化系統，當退火溫度升高時，磁性有延後出現的趨勢，且飽和磁化量的成長趨勢降低，從低能量電子繞射的實驗結果得知，這是因為退火溫度高的系列，由於面心立方排列的銥原子將上層鐵的晶格撐大再加上鐵的插層機制，以至於鐵的假晶成長延後直到鐵厚度超過系統可以負荷的最大應力後，鐵逐漸回到自身晶格大小，才能從表面磁光科爾效應量測到磁性。Item 磁性異質結構之自旋轉矩鐵磁共振與自旋流轉換效率研究(2021) 林啟升; Lin, Chi-Sheng本實驗透過電子束蒸鍍儀系統成長出15 nm/15 nm的Permalloy/Platinum雙層磁性材料透過銅箔及金製成的共平面波導(Coplanar waveguide，CPW)輸入微波訊號使樣品產生自旋轉矩鐵磁共振(Spin- torque Ferromagnetic resonance，ST-FMR)時在該結構的兩端量到一個電壓差(Vmix)並推算出其磁化飽和強度(Saturation magnetization，Ms)，其在自旋電子學之應用中扮演相當重要的角色，它的實用性和廣泛使用主要是因為它是一種共振現象，其中較有效率的方法則是利用本身具有強自旋軌道耦合(Spin-orbit-coupling，SOC)的材料(如重原子金屬)中所發現的自旋霍爾效應(Spin Hall effect，SHE)。其能產生方向和外加電流垂直的自旋電流。本實驗有助於了解所產生的信號Vmix，由勞倫茲式(Lorentzians)及反勞倫茲式(Anti-Lorentzian)的組合，並透過測量不同頻率與磁場變化的共振磁場相關性比較其他不同製程找出品質穩定且較優良的方法，並分析出我們的自旋轉換效率為0.2044與其他期刊比較有較高的轉換效率，以及對角度變化的依賴性及各項力矩貢獻。Item 奈米級銀緩衝層對鎳/矽(111)及鈷/矽(111)磁性影響研究(2020) 周昱廷; Chow, Yu-Ting本研究的主題為磁性物質以及表面合金，以歐傑電子能譜儀量測樣品的成分、以低能量電子繞射儀量測樣品結構以及表面磁光科爾效應儀量測磁特性。由於金屬/半導體近年來在科技上表現出卓越的潛力，矽又是其中最廣為使用的基板，並且矽化物在自旋電子元件等科技產品上也有不錯的應用，在過去的研究中亦發現銀緩衝層也是一個可以用來改變磁特性的主要材料之一，所以本篇論文的主軸放在矽化物的生成與應用中以及銀緩衝層影響磁特性的研究。如果將銀做為插入層，可以幫助鎳矽化物的形成；並且藉由銀的重構層我們發現鎳及鈷鍍在其表面時，會有不同的現象發生讓我們在製作元件上更有效的調控；最後銀做為緩衝層蓋在鎳表面時，藉由調控銀鎳介面的接觸面積可以來去控制其磁異向能。未來更希望可以研究更多種類的表面合金以及緩衝層，來發現其對磁性物質的磁特性如何造成影響，並希望可以使用同步輻射來更清楚的研究，成長樣品的表面形貌以及合金狀態，使得實驗成果能夠對於工業上有更大的貢獻。Item 有機鈣鈦礦/鐵鈀合金-異質雙層薄膜系統之熱穩定度、光學及磁性分析(2020) 葉時賢; Yeh, Shyr-Shyan近期研究在有機鈣鈦礦材料上的能量轉換率、能隙的可調性及界面的載流能力有令人矚目的成果。有鑒於有機鈣鈦礦材料的特性，我們開始於物理氣相沉積製備的鐵鈀合金上利用旋塗法將MAPbBr3鈣鈦礦成長於頂層，形成有機鈣鈦礦/鐵鈀合金-異質雙層薄膜。而樣品的表面形貌藉由原子力顯微鏡(AFM)觀察到MAPbBr3鈣鈦礦以柱狀奈米結構且不均勻分布的方式成長於鐵鈀合金上方。 本實驗在於觀察樣品的磁性與光學在不同退火溫度下(100~170 ℃)的轉變。首先使用磁光柯爾顯微鏡發現矯頑場與磁光柯爾訊噪比隨著溫度有所改變。其中磁光柯爾訊噪比在100~120℃之間的變化量最為明顯。再來透過光致螢光(PL)的數據分析得到在100~120℃之間的光訊號強度下降較其他溫度區間明顯(約3倍) ，以上現象源自於在這期間MAPbBr3鈣鈦礦界面擴散至鐵鈀合金層。Item Item