石墨烯/鈷/銥(111)插層結構的磁特性研究

Abstract

本研究我們會系統化地研究不同界面對於鈷/銥(111)系統的磁性影響，利用歐傑電子能譜儀研究系統成分及化學狀態、表面磁光柯爾效應儀研究系統磁性變化。首先以石墨烯此一非金屬二維材料作為介面系統，並變更鈷厚度來探討石墨烯/鈷/銥(111)的影響變化。鈷薄膜皆會在熱退火後插層至石墨烯下方，並在鈷厚度還太薄時其系統的居禮溫度低於室溫，之後隨著鈷厚度增加，系統磁易軸會從極向慢慢轉往縱向，此外極向的矯頑力還會隨著鈷厚度增加而下降。之後嘗試覆蓋銀薄膜改變石墨烯/鈷的界面效應，同樣在熱退火後發現鈷會插層至銀/石墨烯下方，並發現銀能有效降低系統的極向矯頑力，更使得磁易軸轉換的鈷厚度得到提升，確切地顯示出銀薄膜能使得石墨烯/鈷/銥(111)系統的垂直異向性得到增強。本研究中覆蓋銀的方式有兩種，其一是直接在石墨烯/鈷/銥(111)上直接蒸鍍銀薄膜，另一種先製備鈷/銀/石墨烯/銥(111)系統後，再以熱退火的方式使其變成銀/石墨烯/鈷/銥(111)系統。兩種製備方式所量測出的磁滯曲線大有不同，後者能得出較為方正的磁滯曲線。但不論是何者皆顯示銀覆蓋層能使石墨烯/鈷/銥系統的磁易軸更加穩固在極向方向的作用。另外本碩論亦詳細計算出受銀影響前/後的介面異向能數值，這使其在自旋電子元件與磁紀錄媒體的開發上有所助益。此材料不論鈷或銀厚度如何，其各成分元素皆保持穩定的化學態，也即在生產階段可以保持良好品質的薄膜，應用於元件而具有優秀良率。