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研究生: 郭俊欽
Chun Ching Kuo
論文名稱: 鐵磁(Fe3O4/MgO)薄膜結構之X光繞射分析
X-ray Diffraction in Ferromagnetic (Fe3O4/MgO) Thin Film Structure
指導教授: 張石麟 博士
Prof. Shin Lin Chang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2001
畢業學年度: 89
語文別: 中文
論文頁數: 78
中文關鍵詞: 鐵磁薄膜低掠角X光繞射之水平掃描X光垂直柱狀繞射掃描X光反射率法
外文關鍵詞: Fe3O4, GIXD, rod-scan
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  • 本論文主要分成三部分,第一部份首先介紹此實驗樣品及相關的實驗儀器,並簡單介紹X光繞射的基本理論。第二部份討論以X光反射率法及第一部份說明的X光繞射技術,研究鐵磁薄膜(Fe3O4)的結構並分析和計算實驗所得的數據。第三部分討論以低掠角X光繞射之水平掃描(GIXD)、X光垂直柱狀繞射掃描(rod-scan) 研究鐵磁薄膜(Fe3O4)的結構並分析和計算實驗所得的數據。
    在第一部份中,實驗樣品是利用分子束磊晶系統生長之薄膜Fe3O4,基底為MgO和MgAl2O4編號為1350A、1350B、1350D及1367A、1367C [表2-1]二組。所使用的光源是同步輻射中心的同步輻射光,儀器是八環繞射儀和六環軟X光繞射儀,並簡單介紹X光繞射的基本理論。在第二部份中,我們以X光反射率法來分析晶體的厚度、相對密度、表面和介面粗糙度,並且利用X光繞射決定鐵磁薄膜結構的特性,包括晶格常數(lattice constant)、晶格失配(mismatch)、應變(strain)、晶塊大小(domain size)、散亂度(mosaic spread)。希望除了能解出薄膜的結構,進而與磁性連結上關係,研究薄膜結構與磁性的關係。

    在第三部份中,我們針對1367C這塊晶體做和第二部分相同結構分析之外,並以低掠角X光in-plane繞射(GIXD)之布拉格繞射,來分析晶體在(1 0 0)、(0 1 0)水平面方向的結構,包括晶格大小、晶塊大小。最後再以X光表面繞射垂直掃描之柱狀掃描(l-scan)的方法來研究薄膜與基底之間的介面結構。


    第一章 前言……………………………………………………………8 第二章 實驗儀器簡介及X光繞射基本理論………………………..11 2.1 實驗儀器、晶體簡介…………………………………..11 2.1.1光源-同步輻射X光………………………….11 2.1.2 Kapa幾何軟X光繞射儀………………………13 2.1.3晶體-Fe3O4薄膜 ( Fe3O4 / MgO(001))………14 2.2 X-Ray繞射基本理論…………………………………..20 2.2.1實晶格空間、倒晶格空間與繞射理論………..21 2.2.2繞射峰形分析…………………………………..23 2.2.3掃描的方法……………………………………..25 第三章 薄膜結構分析………………………………………………..28 3.1 X-ray繞射反射率法…………………………………...28 3.1.1 X光繞射反射率法理論計算分析…………..28 3.1.2 實驗步驟…………………………………….34 3.1.3 實驗結果與討論…………………………….39 3.2 薄膜的結構分析……………………………………….44 第四章 掠角平面(in-plane)繞射與柱狀(rod scan)掃描之實驗……..56 4.1 X光GIXD基本理論………………………………….56 4.1.1 X光掠角繞射(GIXD)基本理論…………….56 4.1.2 實驗步驟與結果討論………………………..60 4.2 X-ray柱狀繞射………………………………………...64 4.2.1 X光布拉格垂直柱狀繞射法………………..64 4.2.2 實驗步驟與結果討論……………………….65 第五章 結論…………………………………………………………..75 3.2.1晶格常數(lattice constants)…………………….44 3.2.2應變(Strain)…………………………………….46 3.2.3晶格錯位(mismatch)…………………………...48 3.2.4晶塊大小和散亂度…………………………….51

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