奈米級Rubrene/Co薄膜之結構、電性與磁性

Abstract

本實驗利用磁控射頻濺鍍的方式成長鈷，以及蒸鍍的方式成長紅熒烯，在單晶矽(100)上成長複合結構，再配合磁光柯爾效應儀進行磁性分析、原子力顯微鏡進行表面結構分析、還有Keithley2400進行電性量測。第一部分的實驗先探討鈷/矽基板的表面結構與鍍率，在特定條件下將鈷濺鍍在矽基板上會有三角錐的結構，再來是紅熒烯/矽基板各種溫度與厚度的表面結構與鍍率，而在不同溫度下蒸鍍紅熒烯其成長的方式大致上相同，不過蒸鍍溫度越高的情況下成長流程會在越薄的厚度就完成。第二部分是將紅熒烯(1、4 nm)蒸鍍在矽基底上，使紅熒烯成顆粒結構，藉此限制鈷的成長範圍，再將鈷濺鍍上去，在1 nm紅熒烯這組實驗中，鈷的hcp結構能從紅熒烯顆粒中露出的矽基底順利成長出來並蓋住整個表面，殘磁與飽和磁化量皆隨鈷增加而增加，由於鈷的hcp結構異向能強，因此可以保持矯頑力穩定，不隨表面粗糙度變化，而在4 nm紅熒烯這組實驗中，由於底下的紅熒烯非常緻密，以至於能從細縫中以hcp結構成長出來的鈷極少，必須濺鍍到相當厚度的鈷才能觀察到三角錐，而殘磁與飽和磁化量也隨鈷厚度增加而增加，矯頑力也是保持穩定。第三部分則是針對紅熒烯做電性量測，一共做了CPP量測、四點量測及兩點量測三種，發現因為濺鍍的鈷的動能大，因此會混入紅熒烯中，形成混合層，而我們可以利用所量測到的電阻值定出混合層中有多少的鈷及多少的紅熒烯。