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  • 學位論文

氧化鎳/鎳鐵磊晶雙層膜交換偏壓研究

Exchange bias in epitaxial NiO/Ni80Fe20 bilayers

指導教授 : 歐陽浩

摘要


本實驗主要為氧化鎳/鎳鐵磊晶雙層膜之結構分析與第一原理模擬,利用氧化鎂(110)單晶基板上磊晶成長氧化鎳與鎳鐵結構,藉由高解析電子顯微鏡圖來分析界面接合狀況,也用來做詳細的粗糙度計算,藉由原子探針顯微鏡可以得知,當轟擊電壓越高,粗糙度對下降,會往正的交換偏壓偏移。 藉由高解析電子顯微鏡分析,可以清楚分析出界面接合方式,晶面軸為[001],接面方向為[110],建出氧化鎳與鎳鐵的接合模型,利用程式模擬,確保膜型的準確性,再利用第一原理計算,來計算交換偏壓。雖然接合模型中的氧化鎳界面為補償面(淨磁化量為零),但經過模擬後還是會發現有交換偏壓的發生,主要原因有兩者,一、鎳鐵相中,鎳原子與鐵原子對於氧化鎳的影響力不同,所以會有淨磁交互作用力,而且當界面的鐵與鎳為鐵磁偶合時,會有正的交換偏壓生成;二、氧原子的鍵結,當鎳鐵結構與氧化鎳中的也原子距離太近時,會有鍵結生成,而這時候會有超交互作用力產生,使的磁化排列會變成反鐵磁,導致負的交換偏壓生成,當界面有這兩個現象時(加入粗糙度的因素),氧原子的以響力遠大於鐵,所以都為負的交換偏壓,最後模擬的結果為界面平整才有機會出現正的交換偏壓,雖然實際上會有粗糙度,但只要整體性偏平整的話就可以克服粗糙度造成的負交換偏壓值。

參考文獻


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延伸閱讀