鈷超薄膜在銀鍺√3×√3表面合金上之磁性研究

Abstract

在超高真空系統中，利用熱蒸鍍槍在鍺(111)單晶基材上成長銀薄膜，並熱退火處理成√3×√3銀鍺表面合金，再於其上以直熱式燈絲鍍上鈷超薄膜，並以歐傑電子能譜儀、低能量電子繞射儀及表面磁光柯爾效應儀來探討其表面物理性質。在常溫下成長鈷薄膜在√3×√3-Ag/Ge(111)，並進行歐傑電子能譜儀及表面磁光柯爾效應儀量測，可知當鈷膜厚愈厚，則磁化量值亦隨著增大，另外由實驗數據可知，僅需0.7 ML的√3×√3-Ag便可以阻絕鈷鍺形成鈷鍺化合物、阻絕非磁性層的產生。而Co/√3×√3-Ag/Ge(111)系統在矯頑力及磁滯曲線的方正度上都比Co/Ag/Ge(111)來的好，可推論√3×√3結構的銀表面會較為平整。在鈷膜厚較薄時，經由降低環境溫度實驗証實在低溫之下是有縱向柯爾訊號，並非不具磁性。當鈷膜厚漸厚，則M0(磁化量值)及β(磁化指數)皆有增大趨勢，唯獨4.5 ML Co/√3×√3-Ag/Ge(111)因鈷膜厚甚薄，樣品居里溫度低於160 K而無法測得柯爾訊號。對不同厚度的Co/√3×√3-Ag/Ge(111)進行熱退火處理，發現歐傑能譜之鈷訊號有下降的趨勢，經由化學偏移實驗可以証實是為鈷擴散進入底層，相對地鍺擴散進入上層的鈷，並且有形成鈷鍺合金。在磁性方面，鈷厚度愈厚，縱向磁化量值便愈大而無極向磁化量訊號，但隨著熱退火功率漸增，磁化量值卻有迅速減少的趨勢。直至熱退火功率增為8瓦後柯爾訊號便不再出現。