鎳錳鎳三層結構磁性金屬膜之磁力顯微儀成像與磁阻分佈

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研究生：	邱俊瀚 Chun-Han Chiu
論文名稱：	鎳錳鎳三層結構磁性金屬膜之磁力顯微儀成像與磁阻分佈 A Study of Magnet Force Microscopic Images and Magnetoresistivities for Ni-Mn-Ni Triple-layer Magnet-thin-films
指導教授：	呂助增 Juh-Tzeng Lue
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 光電工程研究所 Institute of Photonics Technologies
論文出版年：	2007
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	81
中文關鍵詞：	鎳、錳、鐵磁性、三層薄膜、磁力顯微儀、磁區、磁壁、磁阻、CIW 、CPW
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由於鐵磁性材料有磁區和磁壁的特性，而在薄膜狀態磁區會平行薄膜平面，且當電流垂直通過於磁壁方向為CPW (Current Perpendicular to wall)與電流平行於磁壁方向CIW (Current In Wall)，其不同形式所量出來的電阻值會有所不同。
本篇論文主要是介紹當鐵磁性材料鎳薄膜在中夾一層錳時，對表面磁區狀態有何影響與量出來的磁阻有何變化再與只鍍單一層鎳膜時做比較。而我們主要是用磁控濺鍍機來沈積我們想要的薄膜，和用磁力顯微儀來觀測其表面的磁區現象，再利用加磁場機來改變磁區方向，最後使用四點量測儀器，來量測樣品CIW與CPW的電阻值變化。
在本篇論文的第一章將先簡介整個實驗的動機方向，而第二章將介紹實驗所需要的基本理論。在第三章方面會詳細介紹實驗中所需用到的儀器，如磁控濺鍍機，磁力機，磁力顯微儀，α-Step，四點量測儀等其操作與原理。實驗整個流程將會在第四章裡介紹，而最後的實驗出來結果及討論將在第五章呈現及第六章的結論。

目錄
摘要
第一章 簡介  ------------------------------------------ 1
第二章 磁性原理  -------------------------------------- 3
2-1磁性起源  -------------------------------------------- 3
2-2鐵磁性磁區的理論基礎  -------------------------------- 4
2-3鐵磁性薄膜磁區理論  ---------------------------------- 5
2-4 磁區壁(domain wall)的結構 --------------------------- 6
2-5金屬薄膜的磁壁種類  ---------------------------------- 8
2-6 stripe domains 的靜磁能  ---------------------------- 10
2-7 stripe domains 磁區寬度的計算  ---------------------- 12
2-8磁阻的簡介  ------------------------------------------ 14
2-9 磁場電效應  ----------------------------------------- 15
2-10 Two channel model  --------------------------------- 17
2-11 RKKY理論  ------------------------------------------ 19
第三章 實驗儀器  -------------------------------------- 23
       3-1磁控濺鍍機  ------------------------------------------ 23
           3-1-1實驗裝置  ------------------------------------------------- 23
3-1-2實驗原理  ------------------------------------------------- 23
       3-2磁力顯微儀(MFM)  ------------------------------------- 24
3-2-1實驗裝置  ------------------------------------------------- 24
3-2-2 工作原理  ------------------------------------------------ 25
3-2-3基本架構  ------------------------------------------------- 31
3-2-4實驗步驟與方法  ------------------------------------------- 39
       3-3 α-step  ------------------------------------------------------ 41
       3-4磁場產生裝置  ---------------------------------------- 42
       3-5電阻量測與低溫系統  ---------------------------------- 42
           3-5-1儀器架構  ------------------------------------------------- 42
             3-5-2實驗原理  ------------------------------------------------- 44
第四章 實驗流程 -------------------------------- 49
4-1 實驗流程  --------------------------------------------- 49
4-2 樣品製作  --------------------------------------------- 49
4-3 樣品分析與量測----------------------------------------- 50
    4-3-1 樣品分析  -------------------------------------------------- 50
      4-3-2 樣品量測  -------------------------------------------------- 51
第五章 結果與討論  ------------------------------ 52
5-1鎳、錳薄膜之樣品磁力顯微儀測試  ----------------------- 52
5-1-1 Ni 250nm  -------------------------------------------------- 52
5-1-2 Mn 60nm  --------------------------------------------------- 53
5-2 鎳錳鎳三層結構樣品  ----------------------------------- 54
5-2-1 Ni-Mn-Ni 450nm﹍錳10nm  ----------------------------------- 54
5-2-2 Ni 450nm  -------------------------------------------------- 56
5-2-3 結果比較與討論  -------------------------------------------- 58
5-3三層膜Ni-Mn-Ni改變Mn不同厚度的樣品製作  ------------- 60
5-4 三層膜Ni-Mn-Ni加磁場後之MFM觀察與比較  ---------------- 65
5-4-1 各樣品加完磁場後MFM圖  ------------------------------------- 65
5-4-2 磁區寬度比較  ---------------------------------------------- 71
5-5三層膜Ni-Mn-Ni不同厚度之磁阻量測與比較  -------------- 73
5-5-1 適當的電流值  ---------------------------------------------- 73
5-5-2 各樣品CIW與CPW四點量測阻值比較  ------------------------- 74
第六章 結論  ------------------------------------ 79
參考文獻  --------------------------------------- 80

                                

參考文獻

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[14] 蘇美恩,清華大學物理所碩士論文, “多層磁性金屬膜之磁力顯微儀成像與磁阻分佈”(2005).p18~p20
[15] 蘇美恩,清華大學物理所碩士論文, “多層磁性金屬膜之磁力顯微儀成像與磁阻分佈”(2005).p20~23
[16] Soshin Chikazumi著，張煦、李學養合譯, “磁性物理學”,聯經出版事業公司,p86
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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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