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研究生： 陳士元
Chen, Shih-Yuan
論文名稱： FePt/Os多層膜之顯微結構及磁性質研究
Study of microstructures and magnetic properties of FePt/Os multilayer films
指導教授： 吳振名
Wu, Jenn-Ming
姚永德
Yao, Yeong-Der
口試委員:
學位類別： 博士
Doctor
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2010
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 183
中文關鍵詞： FePt 、Osmium 、magnetic
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    • 本論文主要以直流磁控濺鍍的方式製作FePt/Os多層膜系統及研究其特性。近年來許多有關鐵磁性材料透過非磁性物質產生交換藕合與其巨磁阻(gaint magnetoresistance)效應的研究，例如：Fe/Cr、Co/Ru、Co/Cr這些系統已經被廣泛的探討。我們以FM/Os/FM (FM=FePt, CoFe, Co, Fe, CoFeB, CoFeC)三層膜系統，改變中間層(Os)厚度來討論三層膜系統的磁阻效應與隨Os厚度變化出現的磁藕合行為與磁阻率的變化。又成長於陽極氧化鋁基板之FePt薄膜，我們透過SEM觀察，研究FePt薄膜於氧化鋁基板上的成長過程與機制，增加Au緩衝層對改善fct-FePt序化程度、提高矯頑力、降低序化溫度等有顯著的效果。針對FePt/Os多層膜之磁性質與微結構研究，我們以具高融點的貴金屬Os作為插入層來探討成長於玻璃基板與矽基板上的FePt/Os多層膜在高溫退火時的熱穩定性、薄膜層間的相互擴散、微結構和磁性質之研究。FePt/Os多層膜藉由非磁性層Os的間隔，使得晶粒度有效減小，並顯著提昇矯頑磁力(Hc)。而適量Os的添加，對於穩定FePt晶粒邊界與介面亦有很大的助益，使得晶粒表面異向場的減小達到最少。對Si(100)//[FePt(100nm)/Os5nm]薄膜而言，有或沒有Os緩衝層於熱處理700°C下的矯頑磁力值相差約9.3kOe。而實驗中證實Os緩衝層在高溫退火下可以有效阻擋矽基板的矽化反應及磁性層與磁性層間地相互擴散，即使Os間隔層的厚度只有1nm，仍可有效阻擋層與層間的擴散效應，並有效提高薄膜結構的熱穩定性與硬磁性質。Os插入層亦可控制FePt的晶粒大小及限制晶粒成長方向沿厚度二維方向成長。FePt薄膜的平均晶粒尺寸大小和L10硬磁相可藉由熱處理溫度和FePt膜每層厚度的調整而得到控制，並藉此提高矯頑磁力，成為良好超高密度磁記錄媒體的硬磁性材料。

    The FePt/Os multilayer flims were deposited on Si(100) and glass substrates with/without a Os spacer layer at room temperature by dc-magnetron sputtering. The oscillation of the interlayer exchange coupling as a function of the Os spacer thickness and the GMR (giant magnetoresistance) effect has been widely studies in recent years. For example, Fe/Cr, Co/Ru, Co/Cr systems have been extensively discussed by different authors. The study of magnetoresistance and interlayer coupling of FM/Os/FM trilayer films (FM = FePt, CoFe, Co, Fe, CoFeB, CoFeC), the FM/Os trilayers films with suitable spacing layer (Os) thickness have been prepared on Si(100) substrates. We report the oscillation behavior of antiferromagnetic coupling as a function of the Os thickness and the magnetoresistance effect. The mechanism and growth process of FePt film on a membrane of anodized aluminum oxide have been studied by SEM observation. The additional Au buffer layer will promote the ordering process of FePt films, reduce ordering temperature and enhance the coercivity. For effects of Os inserted layers on the microstructure and magnetic properties of the FePt films, The thermal stability, interlayer diffusion, microstructures and magnetic properties of FePt(100nm) single-layer and multilayer FePt/Os films on Si(100) and glass substrates with/without a 10-nm-thick Os underlayer have been studied as functions of the annealing temperatures between 400 and 800°C. The insertion of a thin Os layer into the FePt and Si(100) interface results in better thermal stability. No diffusion evidence was found in samples with a thin Os layer and t ≧ 1 nm after a post-annealing procedure, as seen from X-ray, transmission electron microscopy, and magnetic studies. The Os underlayer can effectively prevent the diffusion of the intermixing between the FePt layer and the Si(100) substrate for temperatures up to 700°C. The FePt/Os multilayer films showed enhanced coercivity significantly due to the reduced grain size. The texture of hard magnetic layers and the grain size of the multilayer films can be well controlled by both annealing temperature and thickness of the FePt layer by an Os space layer. The enhancement of Hc can be understood from the fact that for a FePt film with an Os spacer layers, the increasing number of Os layer will inhibit the two-dimensional grain growth at the thickness direction of FePt films and enriches the grain boundary. We have experimentally demonstrated that even with a very thin 1 nm Os spacer layers, the [FePt(x)/Os(t)]n multilayer films can exhibit good hard magnetic properties and are attractive candidates for ultrahigh density magnetic recording media.

    目 錄 摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅲ 誌謝 Ⅴ 目錄 Ⅶ 表目錄 XI 圖目錄 XII 第一章 緒論 1 1-1前言與研究動機 1 1-2 FePt晶體結構 8 1-3 FePt合金在應用上的問題 8 1-4 文獻回顧 9 1-4-1 FePt塊材 9 1-4-2 FePt薄膜 11 第二章 實驗原理 16 2-1 磁性物質簡介 16 2-1-1 磁性物質分類 17 2-1-2 鐵磁性物質 18 2-1-3居里溫度與尼爾溫度 19 2-2 磁異向性 19 2-2-1 磁晶軸異向性 20 2-2-2 形狀異向性 21 2-2-3 應力異向性 22 2-2-4 交換異向性 23 2-2-5 感應異向性 23 2-3 交換耦合偏壓 24 2-3-1理想鐵磁/反鐵磁介面模型 24 2-4 磁阻分類 25 2-5 薄膜成長機制 28 2-5-1 成核與成長理論 28 2-5-2 薄膜長成模式 30 2-5-3 影響薄膜成長之因素 30 第三章 實驗儀器原理與方法 41 3-1 實驗流程 41 3-2 靶材選取 41 3-3 基板製備 42 3-3-1 基板選取 42 3-3-2 基板清洗 42 3-4 超高真空磁控濺鍍系統 42 3-4-1 真空定義 42 3-4-2 真空材料與封合 43 3-4-3 濺鍍原理 45 3-4-4 本實驗系統的濺鍍設備 45 3-4-5濺鍍之操作步驟 46 3-4-6 薄膜熱處理 46 3-5 樣品振盪磁測儀 51 3-6 磁光柯爾效應儀 51 3-6-1 磁光柯爾效應 51 3-6-2 儀器架構 53 3-6-3 MOKE與VSM的差異 53 3-7 SEM微結構觀察 53 3-8 X-ray繞射儀 54 3-9 原子力顯微鏡 54 3-10 磁阻量測系統 55 3-11場發穿透式電子顯微鏡 55 3-11-1 cross-sectional樣品製作方法 56 3-11-2 Plane-view樣品製作方法 57 第四章 結果與討論 71 4-1 FM/Os/FM三層膜系統之磁阻與中間層交換藕合之研究 71 4-1-1 CoFe/Os/CoFe三層膜系統 71 4-1-1-1 CoFe/Os/CoFe之薄膜結構分析 71 4-1-1-2 CoFe/Os/CoFe之磁性質分析 72 4-1-1-3 CoFe/Os/CoFe之磁阻性質分析 74 4-1-2 FePt/Os/FePt三層膜系統 75 4-1-2-1 FePt/Os/FePt之薄膜結構分析 75 4-1-2-2 FePt/Os/FePt之磁性質分析 76 4-1-2-3 FePt/Os/FePt之磁阻性質分析 77 4-1-3 FM/Os/FM三層膜系統之AFC分佈 78 4-2 FePt薄膜成長於陽極氧化鋁基板之微結構與磁特性研究 79 4-2-1 薄膜成長機制與表面形貌分析 79 4-2-1-1 FePt薄膜於AAO200基板上之表面形貌分析 80 4-2-1-2 FePt薄膜於AAO20基板上之表面形貌分析 80 4-2-1-3 FePt薄膜於玻璃基板上之表面形貌分析 81 4-2-2 FePt薄膜於AAO及玻璃基板之結構分析 81 4-2-3 FePt薄膜於AAO及玻璃基板之磁性質分析 85 4-3 [FePt(x)/Os(t)]n多層膜之微結構與磁特性研究 87 4-3-1 [FePt(x)/Os(t)]n多層膜之XRD分析 87 4-3-1-1 [FePt(x)/Os(t)]n多層膜於Si(100)基板之XRD分析 87 4-3-1-2 [FePt(x)/Os(t)]n多層膜於glass基板之XRD分析 91 4-3-2 [FePt(x)/Os(t)]n多層膜之顯微結構分析 94 4-3-3 [FePt(x)/Os(t)]n多層膜之磁性質分析 97 4-3-3-1 [FePt(x)/Os(t)]n多層膜於Si(100)基板之磁性質分析 97 4-3-3-2 [FePt(x)/Os(t)]n多層膜於glass基板之磁性質分析 99 第五章 結論 171 參考文獻 173 研究著作 181 表 目 錄 表1-1：Co與其它非磁性金屬之磁交換藕合等相關實驗數據 13 表1-2：鐵磁性物質之晶質結構與晶格常數 13 表2-1：磁阻綜合比較 13 表3-1：Corning 1737玻璃基本的相關性質 58 表3-2：Whatman Anopore商用AAO詳細規格 58 表3-3：真空壓力單位換算表 59 表3-4：真空度分類 59 表3-5：壓力與單層膜形成時間的關係 59 表3-6：靶材與鍍膜製程相對應的參數 60 表3-7：MOKE與VSM之比較 60 表4-1：CoFe/Os/CoFe系統中不同Os厚度所對應的物理量統計表 102 表4-2：不同系統之反鐵磁耦合強度表 102 表4-3：不同厚度的Os所對應的磁阻變化率 102 表4-4：FePt/Os/ FePt系統中不同Os厚度所對應的物理量統計表 103 表4-5：FM/Os/FM三層膜系統之AFC分佈表 103 表4-6：樣品結構[FePt (t, nm)]與熱處理溫度一覽表 104 表4-7：樣品結構[Au (10nm) / FePt (t, nm)]與熱處理溫度一覽表 104 圖 目 錄 圖1-1：水平記錄與垂直記錄圖 14 圖1-2：硬碟的記錄密度發展情況 14 圖1-3：FePt合金之結構圖：(a)A1-type, (b)L10-type, (c)L11-type, (d)L12-type 14 圖1-4：晶體結構之圖示：(a)體心立方(fcc)，(b)面心立方(bcc) 15 圖1-5：FePt二元合金相圖 15 圖1-6：L10 FePt相其易磁化軸方向[001]與膜面及[111]指向之夾角示意圖 15 圖2-1：不同磁性物質之磁矩排列示意圖：(a)順磁性(b)反鐵磁性(c)亞鐵磁性(d) 鐵磁性 32 圖2-2：鐵磁性物質的磁域結構 32 圖2-3：典型的鐵磁性物質磁滯曲線圖 32 圖2-4：溫度對鐵磁性材料的飽和磁化強度的影響 33 圖2-5：三種不同單晶晶體在不同晶軸方向的磁化曲線(a)鐵、(b)鎳、(c)鈷 34 圖2-6：棒狀磁鐵於去磁場時其磁力線分佈 35 圖2-7：棒狀磁鐵內部磁感應場分佈圖 35 圖2-8：磁性薄膜受到應力時的磁域變化圖 35 圖2-9：在77K時在部分氧化Co微粒系統的磁滯曲線，實線(1)與虛線(2)分別為 在外加10 kOe磁場與未加磁場下冷卻處理後的量測結果，量測方向與冷 卻處理時外加磁場方向相同 36 圖2-10：理想FM/AFM的界面模型 36 圖2-11：外加磁場4000 Oe冷卻至10 K的磁滯曲線圖 37 圖2-12：電子在金屬中受到勞倫茲作用力影響的示意圖 37 圖2-13：電流和試片平行與磁場分別(a)平行(b)垂直示意圖 37 圖2-14：五個薄膜沈積步驟的分解圖 38 圖2-15：成核成長中自由能之變化 38 圖2-16：基材表面之成核位置 39 圖2-17：表面吸附原子與表面成核位置之鍵結關係 39 圖2-18：薄膜成長模式 39 圖2-19：表面能和晶格失配率與薄膜成長模式之關係 40 圖3-1：實驗流程圖 61 圖3-2：AAO基板(a)孔洞直徑20nm、(b)孔洞直徑20nm之SEM影像 62 圖3-3：滲透過程示意圖 62 圖3-4：真空漏氣的實例 63 圖3-5：DC電漿陰極電板遭受離子轟擊的情形 63 圖3-6：水冷式超高真空磁濺鍍系統實體圖 64 圖3-7：真空腔設備簡圖 65 圖3-8：VSM儀器實體圖 65 圖3-9：VSM裝置示意圖 66 圖3-10：不同方向之外加磁場量測方式：外加磁場(a)平行、(b)垂直於膜面 66 圖3-11：(a)反射光的極化偏轉；(b)極向、(c)縱向、(d)橫向之磁光柯爾效應 67 圖3-12：MOKE架構圖 67 圖3-13：Bragg繞射示意圖 68 圖3-14：Non-Contact mode AFM掃瞄原理 68 圖3-15：磁阻量測系統示意圖 69 圖3-16：MR量測模式示意圖 69 圖3-17：TEM研磨試片準備示意圖 69 圖3-18：研磨試片流程圖 70 圖3-19：PIPS構造圖 70 圖3-20：(a)試片即將產生破洞 (b)試片將產生破洞 70 圖4-1：Si(100)//Ta/CoFe/Os/CoFe薄膜，Os厚度分別為(a) 9□、(b) 27□、(c) 520□ 之X-ray繞射圖形 105 圖4-2：Si(100)//CoFe(100□)/Os(9□)/CoFe(100□)之橫截面HRTEM影像 105 圖4-3：一次交換藕合：磁層磁化方向隨著外加磁場變化之關係圖，實線為磁滯 曲線圖、實心圓點為MR圖 105 圖4-4：(a)-(h)分別為薄膜結構CoFe(100□)/Os(t)/CoFe(100□)的磁滯曲線，Os(t) 厚度改變分別為0□、3□、5□、7□、9□、11□、13□、20□ 106 圖4-5：CoFe(100□)/Os(t)/CoFe(100□)三層膜的磁滯曲線綜合圖，Os中間層厚度 分別為0□、3□、5□、7□、9□、11□、13□、20□ 107 圖4-6：CoFe(100□)/Os(t)/CoFe(100□)三層膜系統中，不同厚度的Os與和(a)飽和 磁化場、(b)矯頑磁力場、(c)相對磁化量之間的關係圖 108 圖4-7：(a)異向性磁阻率與(b) Δ磁阻率之定義圖 108 圖4-8：CoFe/Os/CoFe三層膜之室溫MR圖，電流平行磁場，Os中間層厚度分 別為3□、5□、7□、9□、11□、13□、20□ 109 圖4-9：CoFe/Os/CoFe三層膜之室溫MR圖，電流垂直磁場，Os中間層厚度分 別為3□、5□、7□、9□、11□、13□、20□ 110 圖4-10：磁阻隨外加磁場變化的關係圖，Os厚度分別為(a) 3□、(b) 9□、(c)、(d) 分別為不同Os厚度所對應的AMR、ΔMR磁阻變化圖 111 圖4-11：Os厚度為9□之磁阻與磁矩磁化方向隨外加磁場變化的關係圖 111 圖4-12：Si(100)//Ta/FePt/Os/FePt/Ta薄膜之X-ray繞射圖形 112 圖4-13：初鍍Ta/FePt/Os (13□)/FePt/Ta薄膜之橫截面HRTEM影像 112 圖4-14：初鍍Ta/FePt/Os (3□)/FePt/Ta薄膜之橫截面HRTEM影像 112 圖4-15：(a)-(h)分別為薄膜結構FePt(100□)/Os(t)/ FePt(100□)的磁滯曲線，Os(t) 厚度改變分別為0□、1□、2□、3□、4□、5□、7□、9□ 113 圖4-16：FePt(100□)/Os(t)/ FePt(100□)薄膜的磁滯曲線綜合圖，Os中間層厚度分 別為0□、1□、2□、3□、4□、5□、7□、9□ 114 圖4-17：FePt (100□)/Os(t)/ FePt (100□)薄膜系統中，不同厚度的Os和(a)相對磁 化量、(b)飽和磁化場之關係圖 114 圖4-18：FePt (100□)/Os(t)/ FePt (100□)薄膜系統中，不同厚度的Os和(a) ΔMR 磁阻、(b) peak field strength之關係圖 115 圖4-19：FM(100□)/Os(t)/ FM(100□)薄膜的磁滯曲線綜合圖，其中FM= (a)Co、 (b)Fe、(c)CoFeB、(d)CoFeC 116 圖4-20：不同FePt薄膜厚度成長於AAO20與AAO200基板上之SEM影像比較 圖。薄膜厚度分別為：(a)空基板、(b) 8nm、(c) 15nm、(d) 30nm、(e) 50nm， 薄膜退火溫度為500°C 118 圖4-21：(a) FePt 30nm薄膜成長於AAO200基板上之SEM影像與其(b)局部放大 圖、(c)橫向剖面圖，薄膜退火溫度為650°C 119 圖4-22：Pt於AAO200基板形成奈米柱狀的(a)SEM影像及(b)示意圖 119 圖4-23：FePt (30nm)薄膜成長於AAO200基板上之成長示意圖，薄膜厚度分別 為：(a) 8nm、(b) 15nm、(c) 30nm、(d) 50nm，退火溫度為500°C 120 圖4-24：FePt (30nm)薄膜成長於glass基板上，溫度為(a) 25°C、(b) 650°C；Au (10nm)/FePt (30nm)薄膜成長於glass基板上，溫度為(c) 25°C、(d)650°C ；(e)純基板，退火溫度為650°C之SEM影像 121 圖4-25：非序化(disorder) FePt之XRD繞射圖 122 圖4-26：序化L10 FePt之XRD繞射圖 123 圖4-27：不同樣品座量出的XRD圖與JCPDS Card No. 89-4037 124 圖4-28：FePt (30nm)薄膜於AAO200基板上經不同溫度退火之X-ray繞射圖 125 圖4-29：FePt (30nm)薄膜於AAO20基板上經不同溫度退火之X-ray繞射圖 125 圖4-30：FePt (30nm)薄膜於玻璃基板上經不同溫度退火之X-ray繞射圖 126 圖4-31：[Au (10nm)/FePt (30nm)]薄膜於AAO200玻璃基板上初鍍膜與650°C退 火1小時之X-ray繞射圖 126 圖4-32：[Au (10nm)/FePt (30nm)]薄膜於AAO20玻璃基板上初鍍膜與650°C退 火1小時之X-ray繞射圖 127 圖4-33：[Au (10nm)/FePt (30nm)]薄膜於玻璃基板上初鍍膜與650°C退火1小時 之X-ray繞射圖 127 圖4-34：FePt (15nm)薄膜於不同基板上經650°C退火之X-ray繞射圖 128 圖4-35：FePt (30nm)薄膜於不同基板上經650°C退火之X-ray繞射圖 128 圖4-36：FePt (50nm)薄膜於不同基板上經650°C退火之X-ray繞射圖 129 圖4-37：[Au (10nm)/FePt (15nm)]薄膜於不同基板上經650°C退火之X-ray繞射 圖 129 圖4-38：[Au (10nm)/FePt (30nm)]薄膜於不同基板上經650°C退火之X-ray繞射 圖 130 圖4-39：[Au (10nm)/FePt (50nm)]薄膜於不同基板上經650°C退火之X-ray繞射 圖 130 圖4-40：(a)FePt(30nm)與(b)Au(10nm) / FePt(30nm)薄膜於AAO200基板上經不同 溫度退火1小時的磁滯曲線圖 131 圖4-41：(a)FePt(30nm)與(b)Au(10nm) / FePt(30nm)薄膜於AAO20基板上經不同 溫度退火1小時的磁滯曲線圖 132 圖4-42：(a)FePt(30nm)與(b)Au(10nm) / FePt(30nm)薄膜於glass基板上經不同溫 度退火1小時的磁滯曲線圖 133 圖4-43：(a)FePt(50nm)與(b)Au(10nm) / FePt(50nm)薄膜於AAO200基板上經不同 溫度退火1小時的磁滯曲線圖 134 圖4-44：(a)FePt(50nm)與(b)Au(10nm) / FePt(50nm)薄膜於AAO20基板上經不同 溫度退火1小時的磁滯曲線圖 135 圖4-45：(a)FePt(50nm)與(b)Au(10nm) / FePt(50nm)薄膜於glass基板上經不同溫 度退火1小時的磁滯曲線圖 136 圖4-46：(a)FePt(15nm)與(b)Au(10nm) / FePt(15nm)薄膜於AAO200基板上經不同 溫度退火1小時的磁滯曲線圖 137 圖4-47：(a)FePt(15nm)與(b)Au(10nm) / FePt(15nm)薄膜於AAO20基板上經不同 溫度退火1小時的磁滯曲線圖 138 圖4-48：(a)FePt(15nm)與(b)Au(10nm) / FePt(15nm)薄膜於glass基板上經不同溫 度退火1小時的磁滯曲線圖 139 圖4-49：FePt(15nm)薄膜於glass、AAO20、AAO200基板上經不同溫度退火1 小時之矯頑磁力隨基板溫度之變化情形 140 圖4-50：Au(10nm)/FePt(15nm)薄膜於glass、AAO20、AAO200基板上經不同溫 度退火1小時之矯頑磁力隨基板溫度之變化情形 140 圖4-51：FePt(30nm)薄膜於glass、AAO20、AAO200基板上經不同溫度退火1 小時之矯頑磁力隨基板溫度之變化情形 141 圖4-52：Au(10nm)/FePt(30nm)薄膜於glass、AAO20、AAO200基板上經不同溫 度退火1小時之矯頑磁力隨基板溫度之變化情形 141 圖4-53：FePt(50nm)薄膜於glass、AAO20、AAO200基板上經不同溫度退火1 小時之矯頑磁力隨基板溫度之變化情形 142 圖4-54：Au(10nm)/FePt(50nm)薄膜於glass、AAO20、AAO200基板上經不同溫 度退火1小時之矯頑磁力隨基板溫度之變化情形 142 圖4-55：FePt多層膜成長示意圖 143 圖4-56：FePt(30nm)薄膜於玻璃基板上經400~800°C退火處理之XRD圖 143 圖4-57：Os (52nm)薄膜於玻璃基板上之XRD圖 144 圖4-58：FePt (100nm)薄膜於Si(100)基板上經700°C退火處理之XRD圖。(a)初 鍍膜、(b)無Os緩衝層、(C)有Os緩衝層 144 圖4-59：Si(100)//[FePt(100nm)/Os(5nm)]薄膜經不同溫度退火處理的XRD圖 145 圖4-60：Si(100)//Os(10nm)/[FePt(100nm)/Os(5nm)]薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 145 圖4-61：Si(100)//[FePt(25nm)/Os(5nm)]4薄膜經不同溫度退火處理之XRD圖 146 圖4-62：Si(100)//Os(10nm)/[FePt(25nm)/Os(5nm)]4薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 146 圖4-63：Si(100)//[FePt(10nm)/Os(5nm)]10薄膜經不同溫度退火處理之XRD圖 147 圖4-64：Si(100)//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(5nm)]10薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 147 圖4-65：Si(100)//Os(10nm)/[FePt(25nm)/Os(1nm)]4薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 148 圖4-66：Si(100)//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(1nm)]10薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 148 圖4-67：Si(100)//Os(10nm)/[FePt(25nm)/Os(0.2nm)]4薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 149 圖4-68：Si(100)//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(0.2nm)]10薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 149 圖4-69：glass//Os(10nm)/[FePt(100nm)/Os(5nm)]薄膜經不同溫度退火處理之XRD 圖 150 圖4-70：glass//Os(10nm)/[FePt(100nm)/Os(5nm)]薄膜經800°C退火處理，(a)實線 為XRD圖、(b)虛線為勞倫茲分佈圖 150 圖4-71：glass//Os(10nm)/[FePt(25nm)/Os(5nm)]4薄膜經不同溫度退火處理之XRD 圖 151 圖4-72：glass//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(5nm)]10薄膜經不同溫度退火處理之XRD 圖 151 圖4-73：glass//[FePt(100nm)/Os(5nm)]薄膜經不同溫度退火處理之XRD圖 152 圖4-74：glass//[FePt(25nm)/Os(5nm)]4薄膜經不同溫度退火處理之XRD圖 152 圖4-75：glass//[FePt(10nm)/Os(5nm)]10薄膜經不同溫度退火處理之XRD圖 153 圖4-76：glass//Os(10nm)/[FePt(100nm)/Os(1nm)]薄膜經不同溫度退火處理之XRD 圖，其中(a)為Os 52nm初鍍於玻璃基板上 153 圖4-77：glass//Os(10nm)/[FePt(100nm)/Os(1nm)]薄膜經800°C退火處理，(a)實線 為XRD圖、(b)虛線為勞倫茲分佈圖 154 圖4-78：glass//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(t, nm)]10薄膜經800°C退火處理之XRD 圖，其中Os插入層的層度分別為(a)0.2nm、(b)1nm、(c)5nm 154 圖4-79：glass//Os(10nm)/[FePt(25nm)/Os(1nm)]4薄膜經不同溫度退火處理之XRD 圖 155 圖4-80：glass//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(1nm)]10薄膜經不同溫度退火處理之XRD 圖 155 圖4-81：glass//Os(10nm)/[FePt(25nm)/Os(0.2nm)]4薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 156 圖4-82：glass//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(0.2nm)]10薄膜經不同溫度退火處理之 XRD圖 156 圖4-83：(a) Si(100)//[FePt(100nm)/Os(10nm)]、(b)Si(100)//Os(10nm)/[FePt(100nm) /Os(10nm)]薄膜的橫截面HRTEM相片，後退火溫度600°C 1小時 157 圖4-84：(a) Si(100)//[FePt(25nm)/Os(10nm)]4、(b) Si(100)//Os(10nm)/[FePt(25nm) /Os(10nm)]4薄膜的橫截面HRTEM相片 157 圖4-85：(a) Si(100)//[FePt(10nm)/Os(10nm)]10、(b) Si(100)//Os(10nm)/[FePt(10nm) /Os(10nm)]10薄膜的橫截面HRTEM相片 158 圖4-86：(a) Si(100)//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(10nm)]10薄膜的橫截面HRTEM相 片，後退火溫度600°C一小時。(b)為圖(a)的局部放大相片 159 圖4-87：(a) glass//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os(10nm)]10薄膜的橫截面HRTEM相 片、(b) glass//Os(10nm)/[FePt(25nm)/Os(10nm)]4薄膜的橫截面HRTEM 相片，後退火溫度皆為700°C一小時 160 圖4-88：glass//Os(10nm)/[FePt(10nm)/Os( t nm)]10薄膜的橫截面HRTEM相片，(a) t = 5nm、(b) t = 1nm、(c) t = 0.2nm皆為後退火溫度皆為700°C一小時、 (d) t = 0.2nm之初鍍膜相片 161 圖4-89：(a) [FePt(100nm)/Os(5nm)]經700°C退火一小時的磁滯曲線；(b) FePt(100 nm)/Os(5nm)]、(c) [FePt(25nm)/Os(5nm)]4、(d) [FePt(10nm) /Os(5nm)]10 多層膜沈積於Si(100)基板上，有(或沒有)10nm Os緩衝層之Hc與不同 退火溫度1小時關係圖，外加磁場平行於膜面 162 圖4-90：[FePt(100nm)/Os(5nm)]薄膜於Si(100)基板上之(a)磁滯曲線圖、(b)Hc、 (c)Mr/Ms與不同溫度退火1小時的變化情形 163 圖4-91：[FePt(25nm)/Os(5nm)]4多層膜於Si(100)基板上之(a)磁滯曲線圖、(b)Hc、 (c)Mr/Ms與不同溫度退火1小時的變化情形 164 圖4-92：[FePt(10nm)/Os(5nm)]10多層膜於Si(100)基板上之(a)磁滯曲線圖、(b)Hc、 (c)Mr/Ms與不同溫度退火1小時的變化情形 165 圖4-93：[FePt(x)/Os(t)]n多層膜於Si(100)基板上之Hc,//與不同溫度退火1小時的 關係圖，其中n = 1, 4, 10，t = 0.2, 1, 5 nm 166 圖4-94：(a) FePt單層膜與[FePt(x)/Os(5nm)]n多層膜之磁滯曲線，其中n = 1, 5； (b) Os層數與Hc的變化情形。所有樣品皆為800°C退火1小時 166 圖4-95：(a) [FePt(100nm)/Os(5nm)]、(b) [FePt(25nm)/Os(5nm)]4、(c) [FePt(10nm) /Os(5nm)]10多層膜沈積於glass基板上，有(或沒有)10nm Os緩衝層之 Hc與不同熱處理溫度的關係圖，施以一平行於膜面的外加磁場 167 圖4-96：[FePt(100nm)/Os(5nm)]薄膜於glass基板上經不同溫度退火1小時的磁 滯曲線圖 168 圖4-97：[FePt(25nm)/Os(5nm)]4多層膜於glass基板上經不同溫度退火1小時的 磁滯曲線圖 168 圖4-98：[FePt(10nm)/Os(5nm)]10多層膜於glass基板上經不同溫度退火1小時的 磁滯曲線圖 169 圖4-99：FePt單層膜與[FePt(x)/Os(5nm)]n多層膜之Hc,//與不同溫度退火1小時的 關係圖，其中n = 1, 2, 4, 5, 10 169 圖4-100：[FePt(x)/Os(t)]n多層膜於glass基板上之Hc,//與不同溫度退火1小時的 關係圖，其中n = 1, 4, 10，t = 0.2, 1, 5 nm 170 圖4-101：(a) FePt單層膜與[FePt(25nm)/Os(1nm)]n多層膜之磁滯曲線；(b) Os層 數與Hc的變化情形。所有樣品皆為800°C退火1小時 170

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