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    鈷在銀/鍺(111)-c(2×8)及鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)及(4×4)表面的結構衍化
    (2012) 徐仲俞; Hsu,Chung-Yu
    我們利用歐傑電子能譜(Auger electron spectroscopy，AES)、低能量電子繞射(low-energy electron diffraction )來深入探討銀在鍺(111)-c(2×8)及鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)R30°及(4×4)隨著不同退火溫度下表面的結構衍化。 室溫下，銀原子在鍺(111)的成長模式為層狀成長之後再以三維島狀的Stranstri-Krastanov (SK) mode。室溫蒸鍍不同鍍量的銀在鍺(111)-c(2×8)上並退火到420 K至930 K之間，隨著溫度上升至570 K，超過1 ML的銀原子會退吸附直到剩下1 ML的銀，最後在退火溫度為930 K時，銀原子會完全退吸附。在退火過程中，隨著不同的退火溫度及銀鍍量，銀/鍺(111)的結構，由原本的c(2×8)分別會形成(1×1)、(3×1)、(4×4)或(√3×√3)R30°的結構。 室溫蒸鍍鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3) R30°及(4×4)上並退火到420 K至930 K之間，鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)R30°及(4×4)的結構上，在退火溫度570 K時，鈷會形成(√13×√13)及(2×2)的重構，而在退火溫度為650 K和730 K時，鈷都是形成(2×2)的重構，在退火溫度為830 K時，鈷原子會退吸附，此結果顯示鈷與基底不會形成合金。
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    奈米級Rubrene/Co薄膜之結構、電性與磁性
    (2014) 楊鈞凱; Andy
    本實驗利用磁控射頻濺鍍的方式成長鈷，以及蒸鍍的方式成長紅熒烯，在單晶矽(100)上成長複合結構，再配合磁光柯爾效應儀進行磁性分析、原子力顯微鏡進行表面結構分析、還有Keithley2400進行電性量測。第一部分的實驗先探討鈷/矽基板的表面結構與鍍率，在特定條件下將鈷濺鍍在矽基板上會有三角錐的結構，再來是紅熒烯/矽基板各種溫度與厚度的表面結構與鍍率，而在不同溫度下蒸鍍紅熒烯其成長的方式大致上相同，不過蒸鍍溫度越高的情況下成長流程會在越薄的厚度就完成。第二部分是將紅熒烯(1、4 nm)蒸鍍在矽基底上，使紅熒烯成顆粒結構，藉此限制鈷的成長範圍，再將鈷濺鍍上去，在1 nm紅熒烯這組實驗中，鈷的hcp結構能從紅熒烯顆粒中露出的矽基底順利成長出來並蓋住整個表面，殘磁與飽和磁化量皆隨鈷增加而增加，由於鈷的hcp結構異向能強，因此可以保持矯頑力穩定，不隨表面粗糙度變化，而在4 nm紅熒烯這組實驗中，由於底下的紅熒烯非常緻密，以至於能從細縫中以hcp結構成長出來的鈷極少，必須濺鍍到相當厚度的鈷才能觀察到三角錐，而殘磁與飽和磁化量也隨鈷厚度增加而增加，矯頑力也是保持穩定。第三部分則是針對紅熒烯做電性量測，一共做了CPP量測、四點量測及兩點量測三種，發現因為濺鍍的鈷的動能大，因此會混入紅熒烯中，形成混合層，而我們可以利用所量測到的電阻值定出混合層中有多少的鈷及多少的紅熒烯。
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    鋪覆超薄膜於針狀金屬表面之現象研究
    (2013) 陳晏清; Chen Yen Ching
    本實驗藉由場離子顯微鏡，觀察超薄膜鋪覆於針狀金屬表面之現象。其實驗現象可分為兩方向討論，其一為覆鉑於鈷針狀結構，由於切面擴張產生皺化現象。加熱退火至600K，可發現由於鉑之鋪覆，增加表面能異向性、降低皺化所需之加熱退火溫度，使得表面自由能較低的(0001)、(1013)、 (1013)切面擴張，並形成單條稜線，但由於鈷為非耐火性之材料，因此易受加熱退火影響，使得稜線成長不完整，難以觀察到金字塔堆疊。 另一方向為，覆矽於銥及鉑針狀結構，成長單層皺形之蜂巢結構-Silicene。由於場離子顯微鏡可看到同一樣品之各個切面，因此可觀察矽於各個切面成長之穩定結構：覆矽於銥(111)切面可發現，同時蒸鍍及加熱退火，可成長較特殊的結構；於銥(100)切面可觀察到矽原子排列成(3×2)之結構；於(311)、(310)及台階邊緣可成長帶狀、六角結構。 覆矽於鉑(111)切面，可觀察切面上可成長六角結構，與現在備受討論的議題-「Silicene」具有相似結構，因此推測鉑也可能成為成長Silicene之基底。
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    雙羧基紫精對 Co/Cu(100) 薄膜的磁性影響研究
    (2012) 周依函
    本研究利用電鍍的方式成長鈷薄膜於銅(100)，並量測其磁性表現，之後加入紫精酸分子於水溶液中，探測其磁性表現，並改變基底電位做一系列磁性表現之研究。首先，以紫精酸加入鹽酸水溶液中，了解紫精酸吸附於基底銅之情形，發現以負電位方向掃描可以使表面上的紫精酸排列較為一致。再者，研究鈷吸附於銅表面上，發現在銅臺階邊緣容易有鈷的吸附，且較難退吸附；而在銅臺階上較少鈷的吸附，且較易退吸附。嘗試以不同電位電鍍鈷薄膜，發現在-1050毫伏電鍍，形成的鈷薄膜較為平整，量測其磁性其矯頑場較小；以-1150毫伏電鍍鈷，形成的鈷薄膜表面起伏較大，薄膜之矯頑場較大。綜合以上條件，以-1050毫伏電鍍鈷薄膜，再將基底電位至-850毫伏、-800毫伏、-750毫伏、-700毫伏量測磁性，發現隨基底電位改變，薄膜之矯頑場變大，證明在這一簡單的單一磁性薄膜系統之磁性表現，可藉由水溶液中電位之改變來調變。接著，以相同的薄膜，將水溶液中加入紫精酸分子，同樣將基底電位設定為-850毫伏、-800毫伏、-750毫伏、-700毫伏量測其磁性表現，發現隨電位改變薄膜之矯頑場會變大。比較相同層數的鈷薄膜，在相同電位下，水溶液中含紫精酸時的矯頑場較小，表示薄膜與水溶液之介面會影響薄膜磁性的表現。
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    紅熒烯/鈷雙層結構在矽(100)上的結構與磁性研究
    (2012) 許智瑜
    我們利用原子力顯微鏡(AFM)、磁光柯爾效應儀(MOKE)以及與外校合作的X光繞射儀，去探測磁控濺鍍的鈷(cobalt)與蒸鍍的紅熒烯(Rubrene)在矽(Si)(100)基板上的結構與磁性，首先第一部分探討單一種材料Co/Si(100)與Rubrene/Si(100)的磁特性、表面結構以及整體結構，鈷有hcp結構，紅熒烯有網狀結構且在450 K與550 K兩個溫度退火後，結構變差。再來第二部分兩種材料順序不同分成三組，第一組Co/rubrene/Si(100)、第二組中間Rubrene退火Co/Rubrene-550k/Si(100)，以及第三組Rubrene/Co/Si(100)三組，磁特性與結構的不同，以及結構與磁性的相互影響。第一組與第二組矯頑力與表面粗糙度相關，表面粗糙度越大，矯頑力越大。第三組上層紅熒烯薄膜會衰減殘磁與飽和磁化量的強度。最後一部分由於應用元件常以多層膜方式來製作，可以增進由介面效應所引致的特殊磁特性，以及增進各磁性層間的交換耦合作用影響，第三部分分析多層膜(20 nm Rubrene/40 nm Co)7/Si(100)的磁性與結構，每一層鈷的結構再蒸鍍上紅熒烯後都會重新恢復平坦表面，且矯頑力更小。
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    鎳超薄膜在鉑(111)基板上之表面結構及表面磁光性質研究
    (2003) 蘇炯武; Chiung-Wu Su
    本實驗是利用歐傑電子能譜術、低能量電子繞射儀、紫外光電子能譜術以及利用表面磁光科爾效應來研究鎳金屬超薄膜在鉑金屬(111)表面上的結構及磁光性質。討論的範圍首先著重在鎳超薄膜在鉑(111)表面上的磊晶成長模式、結構相圖和合金形成。我們經由歐傑電子能譜、低能量電子繞射及紫外光電子能譜的測量中發現鎳超薄膜在鉑單晶上是以2個原子層的層狀模式成長，且在磊晶的過程中我們更利用低能量電子繞射發現鎳超薄膜在鉑(111)表面上有一些有趣且特殊的結構：偽(1×1)超結構、(√3×√3)R30º、Ni(1.1×1.1)非同調性磊晶、衛星點結構以及(2×2)超結構。鎳原子發現在高溫時會擴散與鉑形成合金，當我們在進行0.8到3.0個鎳原子層熱處理時，結果發現當鎳的厚度愈高，鎳與鉑開始形成合金的溫度也就愈高。為了提高系統鎳超薄膜的膜厚準確度，我們利用兩種理論模型來計算並決定鎳超薄膜膜厚。此外，當經過高溫回火的鎳/鉑(111)表面經由離子濺射技術後亦發現表面組成大多為鉑原子所佔據，此部分確立了鎳原子與鉑原子形成合金的事實。 第二部分我們在鎳/鉑(111)表面上覆蓋銀原子層來研究鎳鉑合金形成因其所受到之影響並與未加銀原子層來做比較。結果發現，覆蓋銀原子層的鎳薄膜層必須上升到更高溫時才與鉑原子形成合金，而且銀原子層在熱處理的過程中並不擴散進入基底且都位於表面的最上層，更有趣的是我們發現在1 ML Ag/1 ML Ni/Pt(111) (ML:原子層)的樣品中經由高溫處理後形成有趣的(2×2)表面超結構，經由晶格常數計算、以及離子濺射實驗後，我們初步推斷最上層的銀原子以1/4的覆蓋率形成(2×2)超結構之後剩餘的3/4銀原子與最上層的1/4殘餘鎳原子形成Ag(75%)Ni(25%)的合金原子層，剩餘的則為鎳鉑合金層。 第三部分我們利用表面磁光科爾效應來探測鎳超薄膜在鉑(111)表面上的磁光性質。鎳超薄膜在諸多系統中都發現具有dead layer的磁性質，故當我們在磊晶過程中探測鎳薄膜的磁光訊號中發現，將近有7層覆蓋率的鎳原子在室溫裡是沒有磁性的，累積到將近24層的鎳原子測得之最大科爾旋轉角也只有0.02º，並且在熱處理的實驗當中，我們發現膜厚與系統的居禮溫度有很大的關連性，甚至極有可能低於室溫。 此外，當磁性超薄膜鎳/鉑(111)表面間加進鈷原子層後，初步發現鎳原子會有初期升溫的過程中先與鈷原子在鉑表面上混合，高溫時再擴散進入鉑基底的特性。經由深度分析的實驗，雖然證明了鎳鈷原子都會與鉑形成合金，但是我們發現鎳原子卻擴散的比鈷原子更為深層。1 ML Ni/1 ML Co/Pt(111)樣品在垂直磁光效應的測量中，也同樣發現在鎳鈷原子混合時磁光訊號有微量的增加，然而之後主要的磁光訊號大增主因來自於鈷鉑形成合金所致，科爾旋轉角在高溫回火後增加為原先的兩倍之多，當我們對於1 ML Ni/1 ML Co-Pt 合金表面進一步的研究中發現，系統的居禮溫度隨著鎳鉑原子在表面的相對組成而有強烈的變化，而且接近甚至低於室溫，在表面化學組成計算後可以初步推論，若鉑原子含量在表面層愈多、鎳原子愈少的狀況下，系統的居禮溫度就愈低。結果發現，1 ML Ni/1 ML Co-Pt 合金表面樣品在經由830 K高溫回火後所測得之系統居禮溫度為275 K，此時所對應的表面化學組成為Pt(69%)Co(29%)Ni(2%)合金層。 最後，鏡射系統1 ML Co/1 ML Ni/Pt(111)的磁光訊號測量也發現許多有趣且不同於1 ML Ni/1 ML Co/Pt(111)系統的物理現象，在升溫的過程當中發現，特定的溫度範圍對於兩種系統有著截然不同的行為，我們發現在600 K到725 K的磁光訊號變化中對於Ni/Co/Pt薄膜有一極大值，然而對於Co/Ni/Pt薄膜卻發現有一極小值。此外，Co/Ni/Pt薄膜發現具有比Ni/Co/Pt薄膜更大的的矯頑磁場，我們初步認為這些有趣的物理現象來自於表面鎳鈷鉑原子的相對組成，以及許多特定穩定合金結構的形成，所以當我們又利用紫外光電子能譜來觀看這兩種磁性超薄膜系統經過高溫熱處理後時，我們可以確定表面原子態大多來自於鉑原子，換句話說，高含量的表面鉑原子是促成系統具有相當低的居禮溫度的主因。
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    鈷/鎳/鉑(111) 的成長與合金形成
    (2005) 林元祥
    我們利用歐傑電子能譜(Auger Electron Spectroscopy， AES)、低能電子繞射（Low Energy Electron Diffraction， LEED）、以及紫外光電子能譜術(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy， UPS)來深入探討鈷超薄膜鍍於 1ML Ni/ Pt(111) 的成長模式以及在高溫形成合金時的成份、結構變化。 室溫下，鈷薄膜鍍於1ML Ni/ Pt(111)的成長模式為兩層層狀成長之後再以三維島狀的S. K mode。由AES、LEED均能得到相同的結果。 鈷鍍在1 ML Ni/Pt(111)下，隨著鈷層數的增加，鈷、鎳混合的溫度會愈增加。鈷的層數在1 ML、2 ML、3 ML時，其鈷鎳混合溫度分別為420 K、500 K、600 K。混合後鈷與鎳會一起往白金擴散，層數愈高，往白金擴散的溫度也跟著愈高。依鈷層數1 ML、2 ML、3 ML，往白金擴散的溫度為580 K、600 K、700 K。 在1ML Co/ 1ML Ni/ Pt(111)系統在經過退火效應後，LEED繞射圖形在573 Ｋ前為（1×1）周圍有六角衛星點，超過573 K時六角衛星點便會消失，而在639 Ｋ時(1×1)周圍又出現了更小的三對稱衛星點，798 K時衛星點消失，剩下(1×1)的繞射亮點。 在2ML Co/ 1ML Ni/ Pt(111)系統在經過退火效應後，LEED繞射圖形在513 K以前（1×1）周圍皆有六角衛星點，過了513 K六角衛星點消失，剩下（1×1）的繞射亮點。 UPS的分析中，2ML Co/ 1ML Ni/ Pt(111)系統在升溫至598 K以上，出現明顯的變化，此與AES中鈷、鎳往白金擴散的溫度相呼應。
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    新穎材料 Cs2Nb4O11 與 MexMn1-xS ( Me = Co, Gd ) 之光譜性質研究
    (2010) 黃俊儒; Chun-Ru Huang
    們研究Cs2Nb4O11單晶樣品的光譜性質。Cs2Nb4O11於165 ℃展現反鐵電相轉順電相的相變，第一原理理論計算顯示，氧八面體中心的Nb(4)與Nb(5)的位移為相變主要機制，NbO6八面體沿著c-axis位移而造成氧原子週遭的環境不同，受到其它原子的吸引或排斥，所以高溫橢圓偏振光譜 ( T = 165 ℃) 顯示氧原子2p軌域上的電子躍遷至鈮原子3d軌域所需要的能量( 4.95 eV與6.07 eV )受到了影響。 其次，我們研究MexMn1-xS (Me = Co, Gd)多晶樣品的變溫拉曼散射光譜。隨著摻雜Co離子濃度增加，CoxMn1-xS樣品顯現值得注意的重點包括(i) 840 cm-1拉曼峰有藍移的現象；(ii) 840 cm-1拉曼峰隨著溫度降低有紅移的現象。我們推測840cm-1拉曼峰與小極化子機制有緊密的關連性，經由小極化子的理論分析顯示出其束縛能隨著居里溫度的降低而增加。此外，位於1000 cm-1的拉曼峰在溫度低於尼爾溫度時，其拉曼峰權重會上升。以上這些實驗結果驗證材料為具有複雜自旋-聲子交互作用的系統。
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    製作反鐵磁性的氧化鈷在鈷/矽(111)超薄膜上之交換偏移作用研究
    (2009) 莊家翔; Chiashain Chuang
    交換偏移作用在半導體上的想法已經被初步的完成。為了完成這個想法，鐵磁性的元素-鈷，被覆蓋於半導體中最具代表性的元素-矽晶面上。研究交換偏移作用在半導體上的第一步驟是製作反鐵磁性的超薄氧化鈷膜。在此文獻中，有三種方法被用在製作反鐵磁性的超薄氧化鈷膜。它們分別是「在常溫下以氧壓下鍍鈷的方式製作超薄反鐵磁氧化鈷膜於11 ML 鈷/矽(111)上」、「在常溫下曝氧於鈷/矽(111)上」和「在常溫下以氧壓下鍍鈷的方式製作超薄反鐵磁氧化鈷膜於已曝氧4000 L達飽和的11 ML 鈷/矽(111)上」。 在第一個方法中，不論是縱向和垂直方向的磁光柯爾效應，其阻隔溫度和交換偏向場都不遵守有限尺寸效應。這實驗結果顯示超薄反鐵磁性的氧化鈷膜或超薄鐵磁性的鈷膜中，可能有某種形式的奈米結構。 在第二個方法中，我們得到一個指數上升的方程式，藉由這個方程式我們可以預測鈷矽化合物(CoSi2)的混合層數。在5在15的鈷原子層中，從AES強度氧鈷比飽和的強度變化換轉成氧的吸附層數，我們可以用一個指數上升的方程式曲線來近似這些數據。這個方程式可寫成IO = (IO)0 {exp[(tCo-t0)/D]-1}，其中(IO)0 = 0.41是氧的吸附比；t0 = 2.16 ML是鈷矽化合物(CoSi2)的混合層數；D = 6.98 ML是氧的平均擴散深度。 在最後的方法中，介於鐵磁層鈷與反鐵層氧化鈷介面的氧中，形成氧阻隔層，它會降低鐵磁層鈷與反鐵層氧化鈷的交換作用。另一方面此氧阻隔層也降低反鐵層氧化鈷的形成效率。 吾人提出三項重要的建議，它們分別是「零場冷卻過程」、「交換偏移磁性相圖」和「研究超薄反鐵磁層氧化鈷的表面形貌」。未來這三項建議若被實驗執行時，這可使我們交換偏移作用在半導體上的初步研究提升為交換偏移作用在半導體上的研究基石。
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    鈷原子團在 根號三乘根號三-銀/矽(111)面上聚集分布的研究
    (2004) 高執貴
    本文是將鈷蒸鍍在 根號三乘根號三-銀/矽(111)面上，我們利用掃描穿隧顯微儀（STM）來研究鈷在銀所產生的根號三島上聚集與分布趨勢，在不同鍍量與不同溫度下，都出現了特別的現象。 我們分別改蒸鍍了0.9、1.35、1.8、2.25 ML的鈷，發現鈷有往邊緣堆積與鏈狀排列的趨勢，原因是根號三島上有某些區域的電子密度與空域密度特別高而造成鈷聚集。 接著改變不同的溫度，將蒸鍍1.8 ML的樣品加熱處理室溫～ 400 ℃，再降回室溫掃描。經加熱處理100 ℃後，鈷原子團邊緣堆積減少，而且整個根號三島上原子團也明顯變少，推測是鈷與銀相互交換造成。再加熱處理200 ～ 400℃，鈷原子團移動漸漸趨於平衡。 我們在升溫的過程中也發現了一些比較特殊的結構，例如根號三島上有一些突起的島，計算其高度，約是鈷一個單層的高度，研判是鈷鑽入所造成的隆起。我們也發現一些規則排列的三角結構，計算其原子間距，研判不是單純鈷、銀或矽的堆積，由於鈷銀不會有化學反應，也不是鈷銀化合物的堆積，推論應該是鈷矽化合物所產生的堆積。