Browsing by Author "Wang, Wei-Cheng"

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    退火溫度對銩鐵石榴石磁異向性之影響
    (2025) 王偉丞; Wang, Wei-Cheng
    本研究利用脈衝雷射沉積法在 YAG(111) 與 GGG(111) 基板上製備 YIG 與 TmIG 薄膜，並系統性探討退火溫度對其結晶結構、磁性及磁光特性的影響。X光繞射結果顯示，所有薄膜皆沿(111)基板方向異質外延生長，並具有明顯的 (444) 繞射峰。成長於YAG基板的薄膜因高溫退火導致鋁離子進入薄膜，造成晶格收縮及壓縮應變加劇。GGG基板上的樣品則顯示出不同應力表現，YIG樣品中觀察到雙層結構對應拉伸與壓縮應力，而TmIG樣品則為壓縮應力，並隨退火溫度上升逐漸釋放，歸因於Ga³⁺與Fe³⁺半徑相近，使擴散效應微弱。高溫退火主要以應變鬆弛及缺陷修復為主，應變逐步釋放。磁性方面，隨著退火溫度升高，成長於 YAG 與 GGG 基板的 YIG 與 TmIG 薄膜，其飽和磁化量（Ms）均明顯下降，推測主因為高溫退火導致鐵離子向基板擴散，造成磁性離子缺失，進而削弱整體磁性表現。磁易軸方面，YIG/YAG 薄膜的磁易軸由垂直逐漸轉變為無明顯易軸，TmIG/YAG 與 TmIG/GGG 薄膜在各退火條件下皆無明顯磁易軸，而 YIG/GGG 薄膜則始終保持平行磁易軸。矯頑場（Hc）方面，成長於 YAG 基板之薄膜與 TmIG/GGG 薄膜皆隨退火溫度升高而增加，顯示其磁性由軟磁性逐漸轉為硬磁性，唯有 YIG/GGG 薄膜之Hc對退火溫度變化不具明顯趨勢。磁光分析顯示，所有樣品的法拉第旋轉角及磁圓二色性強度均隨退火溫度升高而下降，並觀察到對應O–Fe能階躍遷的吸收峰逐漸消失，佐證了鐵離子擴散現象。綜合而言，退火溫度為影響REIG薄膜結構與磁性的重要關鍵參數。適度退火有助於改善結晶品質及應變釋放，但過高溫度會導致結構劣化及性能下降。本研究結果有助於 REIG 薄膜磁異向性及磁光性能的進一步調控，並為其在自旋電子學與磁光元件之應用提供重要參考。