電鍍Py(100)/Cu(100)/H-Si(100)多層膜之磁性研究

Abstract

利用單槽電鍍(Single bath electroplating)在室溫下製作單層至40層的鎳鐵(Py;Ni80%Fe20%)與銅磊晶多層薄膜，使用脈衝雷射沉積法(Pulsed laser deposition；PLD)鍍銅電極層50nm於H-Si(100)為鍍膜基板，Cu(100)是藉由旋轉45度使晶格失配度(lattice mismatch)從33.3%降為5.7%，故能磊晶的必要條件。樣品經由SEM與EDS觀察表面形貌並確定成分比例正確，再由X光繞射實驗證明Py(100)能穩定磊晶在Cu(100)上。另外X光Phi-scan量測也證實基板與薄膜的晶向關係為Si[110]//Cu[010]//Py[010] ，多層膜的X光繞射量測到隨層數增加而Py(100)與Cu(100)訊號強度增強，但沒有觀察到多層膜的X光紹熱衛星信號，這由於各層顆粒隨著週期數增加而變大造成衛星信號消失。 在磁性量測上，經由LMOKE量測，與Py薄膜不同，(Py/Cu)n/Cu/H-Si(100)多層膜樣品顯現出強烈同向性，這量測與立方晶格結構不一致，然而此結果原因尚不清楚。Py12nm/Cu30nm系列多層膜樣品矯頑場從單層5.9Oe增加到40層之8.5Oe，另一系列樣品Py12nm/Cu3nm矯頑場亦隨層數增加，由單層9.2Oe增加到40層27.75Oe。其他磁性參數由FMR量測經計算得出阻尼常數在Py12nm/Cu30nm 系列由1.61x10-1隨層數增加至3.038x10-1 。另外Py12nm/Cu3nm多層膜系列的阻尼常數則是由1.25x10-1 至 1.29，符合表面顆粒變大而線寬增加影響阻尼常數增加。