Co / Ag / Pt (111)原子交換與表面磁性的研究

曾筱嵐

指導教授 ： 沈青嵩

國立臺灣師範大學/理學院/物理學系/碩士(2001年)

摘要

我們以自製的磁光柯爾效應儀(SMOKE)來進行超薄膜的表面磁性研究，由本實驗室先前研究可知，Co / Ag / Pt (111)系統歷經升溫過程時鈷、銀原子間有交換的現象，最後銀原子會完全翻至樣品表面，待交換完成後鈷會與白金形成合金。為了瞭解在此過程中磁性的變化，我們分別作了1ML Co在1ML Ag與2ML Ag上的磁性探測與2ML Co和4ML Co在1ML Ag上的磁性探測。
在1ML Co / x ML Ag / Pt (111)系統中( x = 1、2 )，磁化易軸方向為垂直樣品表面方向，隨著溫度的升高使鈷、銀原子開始交換後，柯爾訊號強度與矯頑力Hc都會有增大的行為；交換完成後，柯爾訊號因為鈷與白金形成合金而繼續增大，但Hc卻下降了；故可知鈷銀原子之間混雜時應發生一些電子結構方面的變化，影響了磁性。在此兩系統中，因為鈷的厚度不變，所以在740K退火效應後，柯爾訊號的強度的增強大致相同，而Hc則會因為銀厚度的增加，而有明顯的增大。
在x ML Co / 1ML Ag / Pt (111)系統中( x = 2、4 )，因鈷銀間lattice mismatch的原因，磁化易軸方向為平行樣品表面方向，隨著升溫效應使鈷、銀原子交換混雜，只要鈷、銀原子間電子交互作用力夠強且外界提供的熱能足夠，便能使易軸由平行樣品表面轉為垂直樣品表面，即發生了spin reorientation transition(SRT)現象，且在發生SRT現象以後，柯爾訊號強度與Hc都有明顯增強的趨勢。但因為鈷厚度的增加，銀的影響相較之下較不明顯了。
在所有系統中，經過升溫退火效應以後，皆無法回到原來的趨勢，可知鈷、銀原子交換現象與鈷、白金合金的形成皆是不可逆的，我們也發現了在合金形成後的樣品其Hc有一特殊的趨勢，隨著溫度有一類似階梯(step)的下降。
由以上磁性的測量發現，銀與鈷原子之間發生的一些電子變化有助於增強柯爾訊號與矯頑力，而且使磁性物質的易軸方向較喜歡以垂直樣品表面的方式排列(PMA)，對於製作磁光記憶材料有很大的幫助，因此其物理現象的相關探討，是我們要努力的方向。

關鍵字

柯爾磁光效應 ； 自旋翻轉 ； 矯頑磁場 ； 垂直磁異向性 ； 歐傑電子效應儀 ； 低能量電子效應儀

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並列關鍵字

SMOKE ； spin reorientation transition ； coercive field ； PMA ； AES ； LEED