本研究利用場發射式穿透電子顯微鏡(FEG-TEM)及X光能量分散譜儀(EDS)觀察退火後Si/Co(100A)AlOx(36A)/CoFe(12 A)/NiFe(100 A)穿隧磁阻(TMR)多層膜結構之微結構變化與擴散現象對磁阻變化率(磁阻率)的影響。
本論文研究目的主要有兩個；第一：研究退火後穿隧磁阻多層膜的微結構變化、擴散效應、及界面粗糙度對磁阻變化率的影響。實驗結果顯示隨著退火溫度的提高，氧化鋁層中的氧原子向外擴散造成絕緣層不夠緻密，加上Ni、Fe、Co等原子的交互擴散，破壞了絕緣層的性質，而使得磁阻變化率降低。再者，隨著退火溫度的上升，界面的粗糙度因為擴散效應有明顯的增加，而導致漏電流的產生。第二：研究不同的絕緣層氧化方法及氧化時間對穿隧磁阻多層膜結構及磁阻變化率的影響，實驗結果發現自然氧化法所得到的絕緣層品質與磁阻變化率較電漿氧化法所得到之絕緣層品質差。在本次實驗中，以30秒電漿氧化時間所得到的穿隧磁阻多層膜品質最佳，其磁阻變化率高達19%，且氧化鋁層的鋁氧比接近2:3。

[1] M.N. Baibich, J.M. Broto, A.Fert, F.Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Eitenne, G.Creuzert, A. Friederich and J. Chazelas, Phys. Rev. Lett. 21, 2472 (1998).
[2] J.S. Moodera, Lisa R. Kinder, Terrilyn M. Wong, and R.Meservey, Phys. Rev. Lett. 74, 3273 (1995).
[3] T. Miyazaki, N. Tezuka, J. Magn. Magn. Mater. 139 ,231 (1995)
[4] J.S. Moodera and L.R. Kinder, J. Appl. Phys. 79, 4724 (1996).
[5] J.S. Moodera, E.F. Gallagher, K. Robinson, and J. Nowak, Appl. Phys. Lett. 70, 3050 (1997).
[6] J.S. Moodera, J. Nowak, and Rene J. M. van de Veerdonk, Phys. Rev. Lett 80, 2941 (1998).
[7] W.J. Gallagher, S.S.P. Parkin, X.P. Bian, R.A. Altman, and Gang Xiao, J. Appl. Phys. 81, 3741 (1997).
[8] S.S.P. Parkin, R.E. Fontana and A.C. Marley, J. Appl. Phys. 81, 5521 (1997).
[9] A. Sommerfeld and H. Bethe, Physik von Geiger und Scheel, 450 (1933).
[10] R. Holm, J. Appl. Phys. 22, 569 (1951).
[11] J.G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963).
[12] M. Julliere, Phys. Lett. 54A, 225 (1975).
[13] P.M. Tedrow and R. Meservey, Phys. Rev. B 7, 318 (1973).
[14] J. C. Slonczewski, Phys. Rev. B 39, 6995 (1989).
[15] R. Meservey and P.M. Tedrow, J. Appl. Phys. 53, 1563 (1982).
[16] S. Maekawa and U. Gafvert, IEEE Trans. Magn. MAG-18, 707 (1982).
[17] T. Miyazaki, T. Yaoi and S. Ishio, J. Magn. Magn. Mater. 98, L7 (1991).
[18] J. Nowak and J. Rauluszkiewicz, J. Magn. Magn. Mater., 79,109 (1992)
[19] D.C. Tsui, R.E. Dietz, and L.R. Walker, Phys. Rev. Lett. 27, 1729 (1971).
[20] R.J. Pedersen and F.L. Vernon, Jr., Appl. Phys. Lett. 10, 253 (1967)
[21] L. solymar, Superconductive Tunneling and applications, Wiley, Wiley-Interscience, New York, 1972.
[22] E.L. Wolf, Principles of Electron Tunneling Spectroscopy, Oxford University Press, New York, 1985
[24] Masashige Sato. IEEE Transactions on Magnetics. 33, 3553(1997)
[25] R. C. Sousa. Appl. Phy. Lett. 73. 3288(1998).
[26] M. Sato. Jour. Appl. Phy. 83,11.6691(1998)
[27] Y. Ando. Jour. Magn. Magn. Mate.198-199,155(1999)
[28] Trevor E. IEEE Transactions on Magnetics. 35, 2922(1999).
[29] Xiu-Feng Han. Appl. Phy. Lett. 77, 283(2000)
[30] H. Kyung. Jour. Appl. Phy. 89, 2752(2001)
[31] Manish Sharma. Appl. Phy. Lett. 77, 1452(2000)
[32] ISPMM/ISAMT2001.Kyoung-II Lee,94
[33] L. Neel, C. R. Acad. Sci. A 122,521(1963)
[34] G. A. Prinz, "Spin-polarized Transport"，Physics Today, 58,1354 1995.
[35] J. Barnas, A. Fert, Phys. Rev. Lett., 80, 1058(1998).
[36] D.K. Ferry, S.M. Goodnick, "Transport in Nanostructure", Cambridge Univ. Press, 2332(1997)
[37] S. Datta, "Electronic Transport in Mesoscopic Systems", Cambridge Univ. Press, 233(1995)
[38] J.H. Davies & A.R. Long (Ed), "Physics of Nanostructure", IOP, 174(1992)
[39] 陳力俊, 材料電子顯微鏡學,科儀叢書3 , 第二章 (1994)
[40] 陳福榮、張立, 科儀新知, 15 (4), 88 (1994)
[41] David B. Williams and C. Barry Carter, Transmission Electron Microscopy, Ch5, Plenum Press, New York and London, 1996
[42] 陳福榮、鮑忠興, 材料分析,中國材料科學學會, 第九章 (1998)
[43] 陳力俊, 材料電子顯微鏡學,科儀叢書3 , 第十二章 (1994)
[44] "Thermochemical Data of Pure Substances" Third Edition,Ihsan Barin
[45] S. Cardoso and P. P. Freitas. Jour. Appl. Phys. 87, 6058(2000)