利用柯爾磁光效應與磁電阻研究電鍍Co/Cu多層膜

Abstract

以電鍍法製備Co/Cu多層膜，並分成四個部分討論基板、初始電鍍電位、緩衝液硼酸以及電鍍時間對Co/Cu多層膜磁性質的影響。主要藉由原子力顯微鏡(AFM)觀察其表面形貌以及粗糙度，柯爾磁光效應(MOKE)所得到的磁滯曲線判斷在外加磁場下磁矩的翻轉情形，以及利用磁阻(MR)變化率和圖形分析影響磁阻的機制並推測其多層膜內部的組成形式。最後一部分由XRD數據分析電鍍Co/Cu多層膜是否具有結構。

本實驗以定電位模式(銅:-0.4V，鈷:-0.9V)，硫酸系電鍍液沉積Co/Cu多層膜。 第一部分：討論基板(ITO/Cu和Si/Cu)以及第一層電鍍層(Co層和Cu層)對磁性質的影響。基板為ITO/Cu的導電層較厚且表面粗糙度比Si/Cu大，使其鍍率較高、MR變化率較低。而第一層電鍍層為Co層的樣品不論層數增加多少，均不影響其磁性質；第一層電鍍層為Cu的樣品隨著層數增加，粗糙度和矯頑場上升，但粗糙度增加至6nm後呈現穩定震盪的趨勢且矯頑場大幅下降，而MR變化主要來自巨磁阻(GMR)效應，隨多層膜層數增加而上升。 第二部分：電鍍液加入硼酸後，樣品表面顆粒明顯變小，對外加磁場的靈敏度增加，飽和磁場與矯頑場大幅下降，MR變化主要由GMRSPM效應貢獻。 第三部分：增加第一層電鍍Cu層的時間，大量消耗電極附近的Cu離子濃度，造成層狀結構不明顯，Cu層不連續，Co偏向以塊材形式生長，矯頑場與MR變化率不隨層數變化。 第四部分：從XRD數據討論電鍍Co單層與Co/Cu多層膜是否具有結構。Co(100)和Cu(100)的訊號峰幾乎重疊造成判斷不易，但可從MOKE量測發現微弱的四重對稱性。若Co層厚度增加，Co傾向排列成hcp的結構。

關鍵字：電鍍、磁阻、磁光效應、多層膜