學位論文

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    氧化釤鋅氧化亞鈷多層膜結構的螢光及磁光特性
    (2022) 蕭欽鴻; Hsiao, Chin-Hung
    本論文探討脈衝雷射蒸鍍法於c-sapphire基板製備單層氧化亞鈷(CoO)、氧化釤鋅(Zn1-xSmxO, ZSO)與CoO/ZSO多層結構薄膜之結構特性、光學特性與磁光特性。其中釤原子摻雜比例分別為0、1與3%，薄膜的製備條件為在氧氣壓力1×10^(-3) mbar，加熱棒溫度設定為400℃，脈衝雷射波長為266 nm，雷射能量密度為CoO 2.4 J/cm2、ZSO 2.0 J/cm2。利用X光繞射光譜與拉曼散射光譜分析結構特性，觀察到纖鋅礦結構的ZnO(002)與岩鹽結構的CoO(111)的特徵特徵峰，代表各層薄膜為單晶結構。並隨著摻雜比例的上升，晶格常數會變大、晶粒大小會變小。在多層膜結構中會因為熱退火效應與晶格間的不匹配度影響著薄膜的結晶性。拉曼散射光譜中，可以觀察到基板、氧化鋅、氧化鋅缺陷與CoO之特徵譜線。AFM結果顯示所有樣品表面呈現顆粒狀，表面形貌接近原子級的平坦。 光學特性由光致螢光光譜顯示在室溫中所有多層膜結構有氧化鋅之近能隙發光，以及部分樣品有鋅空缺、氧空缺與鋅間隙等缺陷所造成的發光，並無發現釤離子在4f軌域躍遷或CoO之螢光訊號，亦沒有ZnO/CoO/ZnO量子井相關的光學特性。 磁光特性由磁光法拉第磁滯曲線結果顯示所有樣品在室溫下皆為順磁性。薄膜之伐得常數隨著波長增加而減少，多層膜的伐得常數計算值與實驗值趨勢與數值相近。
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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。