學位論文
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Item 鐵超薄膜在鉑(111)上之表面結構與磁性研究(2008) 陳耀榮; Yao-Jung Chen本論文的實驗是以歐傑電子能譜術、低能量電子繞射儀、紫外光電子能譜術及表面磁光科爾效應來研究鐵超薄膜在鉑(111)面上的成長模式、表面結構、合金形成及磁性性質。分別討論在低溫(LT:180 K)和室溫(RT:300 K)下所成長的鐵超薄膜的結構與磁性的相關性。首先在室溫中經由歐傑電子能譜及低能量電子繞射儀的測量中發現鐵超薄膜在鉑單晶上是以3個原子層(ML)的層狀成長轉成3維島狀的成長模式。當鐵薄膜厚度為1 ML時並無任何科爾訊號，而在鐵膜厚1.5 ML時;平行及垂直薄膜面皆有科爾磁滯曲線，當鐵膜厚達到2 ML後只有平行薄膜面方向的磁滯曲線表示其磁化易軸在平行鐵薄膜面上。其磁性的變化是與鐵薄膜的表面結構在膜厚增加到2 ML時將由fcc轉成bcc的結果是互相符合的。 在低溫時;鐵超薄膜在鉑單晶上是以3維島狀的模式成長。當鐵薄膜厚度為0.75 ML時可偵測到垂直方向的科爾磁滯曲線;接著當鐵膜厚達1.3 ML時其磁化易軸由垂直轉至平行薄膜面方向，發生自旋指向轉變。此結果顯示鐵超薄膜在鉑(111)上發生結構變化;其臨界厚度是與成長溫度息息相關，其臨界厚度在低溫與室溫分別為1.3 ML及2 ML。 對1.2 ML鐵/鉑(111)樣品進行高溫退火處理時;其在平行面上的科爾強度與矯頑力分別增加到160%及30%。而對5 ML鐵/鉑(111)樣品退火處理時;則在平行面上的科爾強度與矯頑力分別增加到150%及1100%。當1.2 ML鐵/鉑(111)其退火溫度介於600 K與700 K時;甚至出現垂直方向的科爾磁滯曲線。退火處理時也由歐傑電子能譜術、低能量電子繞射儀與紫外光電子能譜術量測發現鐵-鉑合金的產生。有關退火處理時磁性的變化是與鐵原子擴散及鐵與鉑形成合金有著強烈的關係。 將銀蒸鍍覆蓋在鐵/鉑(111)上;可由表面磁光科爾效應偵測到自旋指向轉變(SRT)發生。同時樣品的垂直方向的磁化強度與矯頑力皆與銀覆蓋厚度有顯著的關係。當銀覆蓋厚度達到1 ML時;其磁化易軸將由平行面方向完全轉至垂直面方向，同時垂直方向的磁化強度與矯頑力兩者皆達到最大值。當銀覆蓋層慢慢被氬離子濺射移除時;其磁化易軸也會慢慢轉迴至平行面方向。其間其介面的組合成份的變化是經由歐傑電子能譜術量測。經由銀與鐵介面間的電子態雜錯交互作用而導致介面磁異向能的改變;其可能為由銀所引發自旋指向轉變的機制。Item Properties of alkaline earth metal intercalated in FeySe1-xTex system by ammonothermal method(2013) 楊名正摘要 近年鐵基超導體：鐵硒、鐵硒碲和鉀鐵硒相繼被發現超導特性，經比較其超導相變溫度和晶格結構分析後，普遍認為鐵硒層狀結構的距離和其超導相變溫度成正相關關係。「氨熱法」是一種將金屬溶解於液態氨當中，讓金屬原子嵌入鐵硒的層狀結構之間的方法。實驗結果經氨熱法反應後的樣本晶格長度明顯增長，甚至超過原本預期的長度，且超導相變溫度也確實大幅增加。這是因為在氨熱法的過程中，除了原本預期的金屬原子外，連氨分子也一起嵌入了結構之內。 在本篇文章裡，由於鐵硒碲是在做氨熱法須預備的重要材料，我們首先探討鐵硒碲的超導特性品質與其成分的關係，從中我們學到了一些關於鐵硒碲的合成特性以及與超導品質的關係。 鍶嵌入鐵硒層的實驗非常成功，我們找到了其超導特性並探討了相關的磁性和結構。 在鹼金嵌入鐵硒碲層方面的實驗就沒那麼順利，我們發現了一些奇特的磁性現象，文章中將介紹我們觀察到的現象，包含磁性和結構部份。Item 抑制矽化物生成的低溫鐵薄膜之成長與磁性研究(2011) 涂文廷; Wen-Tin Tu相較於室溫成長，低溫下成長於矽基板上的鐵薄膜成功的減少了矽和鐵介面間的矽化物產生。在鐵矽介面間，5到15層低溫成長的鐵薄膜，在350K下都能夠維持穩定的狀態。同時，低溫成長的鐵薄膜其表面相當的平整，粗糙度約在0.4到0.6個奈米間。因此，低溫的鐵薄膜被用來做為一介面層，接續在室溫下繼續蒸鍍鐵薄膜。我們利用磁異相能的單一磁矩模型，來模擬矯頑場的變化，並推論和討論表面及體積異相能。Item 鈷及鐵薄膜於鎢(111)表面上的結構與磁性(2011) 林奕成; Yi-Cheng Lin在本篇報告中我們於100K的溫度將鈷或鐵蒸鍍在鎢(111)的表面並升溫至室溫後，藉著低能量電子繞射以及磁光柯爾效應探討其結構與磁性，此外我們將呈現樣品熱處理過程中所觀察到的特殊磁現象。Item 鐵薄膜與鉑基底間溫度相依的介面擴散行為(2009) 蔡蕙雅; Hui-Ya Tsai我們利用歐傑電子能譜術配合離子濺射，觀察隨離子濺射打掉表面原子系統表面的組成變化，分析1ML Fe/Pt(111)系統經升溫熱退火後鐵原子的擴散情形，並搭配理論估算鐵在合金各層的分布比例。 觀察570K，700K，910K熱退火後的鐵原子擴散，經由歐傑縱深分析後發現鐵原子大部份分布在表面前兩層至第三層，其中700K與910K鐵原子與白金在表層混合均勻，同時配合理論估算得知700K熱退火後，鐵原子在第一層佔73%，在第二層佔23%；910K熱退火後鐵原子在第一層佔 70%，第二層佔21%，比例差異不大。 1017K下的鐵原子則已經鑽入內層與白金均勻混合成類似塊材合金的結構。以理論估算得知鐵原子在每一層比例佔11%至15%，表示鐵原子往內層擴散並與白金混合均勻。Item 超高真空系統架設與鐵在低溫下成長於金與矽基板之研究(2009) 林彥穎; Lin Yen-Ying我們建立了一部多功能超高真空系統，其背景壓力約在3x10^-10托耳。而用電子穿隧掃描顯微鏡來觀測樣品所得到的表面形貌圖片可以藉由石墨和單晶矽基板來校正。在180K將鐵成長於金(111)表面的系統中，發現有雙生的核成長在金(111)重構表面fcc結構的紐節處，這和在90K曝氙成長的結果非常不一樣。當再一次鍍膜於180K，使膜厚度達0.45個原子層後再以室溫退火處理，發現金的奈米顆粒成長呈現隨機分布。而在金(111)的面上有些區域呈現與面(111)相鄰斜面的結構，鐵在此相鄰結構上的成長和另一個相鄰面，金(788)面，的系統完全不一樣。最後，我們同時建置了磁光柯爾效應量測裝置，其最大磁場可達4300高斯。同時我們也成功的量測到鐵薄膜在矽基板平面方向的磁滯曲線。Item 銀覆蓋層對鐵超薄膜在鉑(111)上的磁性影響(2007) 郭明憲; Ming-Hsien Kuo我們以自製的磁光柯爾效應儀(MOKE)探測Ag超薄膜覆蓋於Fe/Pt(111)樣品前後之表面磁性變化，並藉由歐傑電子能譜術(AES) 鑑別樣品表面組成成分、計算薄膜厚度，以及低能量繞射電子儀 (LEED)研究表面結構，利用升降溫系統與離子濺射進行退火效應與深度分析的實驗。 經由在1~3ML Fe/Pt(111)上逐漸覆蓋不同厚度的銀，發現Polar方向的磁性有增強，而Longitudinal方向有減弱的現象，且在Ag覆蓋達1ML之後就無太大變化。藉由離子濺射的過程，觀察磁性及歐傑訊號強度的變化，確認磁性改變的原因來自於Ag-Fe界面效應的作用。 將1ML Ag/1ML Fe/Pt(111)經由不同溫度的退火處理之後，在室溫量測其磁性與歐傑訊號，發現在低於600 K的退火溫度時，由於Fe原子與Pt原子的交換減弱了Ag-Fe介面引致PMA的作用，使得Polar方向的磁性慢慢消失。在退火溫度介於600 K~700 K之間時，由於Fe跟Pt開始形成合金，使得Polar與Longitudinal方向的柯爾訊號及Hc大幅的增加。當退火溫度超過700 K時，由於Fe原子往下擴散到更底層去而Pt原子往上浮出，以及Ag原子逐漸的退吸附，使得Ag-Fe介面的效應變得更弱，導致Polar方向及Longitudinal方向的磁性逐漸消失。Item 鐵在鍺(111)-c(2×8)及銀/鍺(111)-(√3×√3) 表面上隨溫度衍化的行為(2012) 周明寬在室溫下蒸鍍少量鐵原子於鍺(111)-c(2×8)上，並進行一連串加熱退火的實驗，以穿隧掃描顯微鏡對其形貌進行觀測。從STM的影像圖和對表面上原子島的體積分析，顯示隨著加熱退火溫度的提升，鐵會在鍺基底上造成缺陷與破洞，藉以拉出鍺進行合金使體積增加，並形成數種不同形貌的島嶼。最終當加熱退火溫度達到840K以上後，表面上的原子團會聚集成數種巨大的原子島。 再來將銀蒸鍍至鍺(111)-c(2×8)表面上，將其加熱退火使樣品表面重構為銀/鍺(111)-(√3×√3)後，蒸鍍少量鐵再度進行加熱退火的實驗。與鐵鍺系統的實驗結果比較後發現，銀能夠保護基底上不會出現缺陷，但仍無法阻止鐵在加熱退火溫度升高後從基底拉出鍺進行合金。於鐵銀鍺系統中發現的原子島種類和鐵鍺系統中大致相同，但鐵銀鍺系統中出現新種類的島和一些跡象顯示銀對於鐵鍺合金的成長仍有影響力。Item