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研究生: 莊志平
Chuang, Alvin
論文名稱: 多層膜成長銅鋁氧化物及摻雜三氧化二鐵之影響
Multi-layer growth CuAlO2 and effects of doping Fe2O3
指導教授: 黃榮俊
Huang, JCA
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 奈米科技暨微系統工程研究所
Institute of Nanotechnology and Microsystems Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 83
中文關鍵詞: 銅鋁氧化物稀磁性半導體透明導電膜
外文關鍵詞: p-type, CuAlO, DMS
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  • 本論文工作是使用離子束濺鍍系統成長CuAlO2薄膜。實驗分成二部份,第一部份藉由離子束濺鍍系統成長[CuO(10 Å)/Al2O3(10 Å )]多層膜,在1100℃高溫退火成長具有CuAlO2晶相之薄膜。第二部份則成長[CuO(10 Å)/Fe2O3(1 Å、3 Å)/Al2O3(10 Å)]多層膜,藉由1100℃高溫退火後研究摻雜Fe之CuAlO2薄膜結構、電性、磁性上之特性。
    由SQUID量測摻雜Fe之多層膜,顯示樣品呈現鐵磁性;但電阻大於200M歐姆。我們藉由400℃通氧、通氬後退火處理,發現通氧退火後樣品導電性有改善並觀察到磁性上有變大之趨勢。而通氬退火後樣品導電性則無改善並觀察到磁性有變小之趨勢。磁性來源我們推測應與樣品內缺陷較有關係,確切的機制我們將於日後做進一步的研究。

    In this study,we deposited CuAlO2 thin films on Al2O3(0001) substrate by ion beam sputter. The first work we deposited [CuO(10Å)/Al2O3(10Å)] multi-layers ,and 1100℃ annealed samples under argon ambience in order to get CuAlO2 thin films. The second work we deposited [CuO(10 Å)/Fe2O3(1Å、3 Å)/Al2O3(10 Å)] multi-layers ,and 1100℃ annealed samples under argon ambience .The structural ,electrical ,and magnetic properties of annealed samples have been investigated.
    The ferromagnetism of [CuO(10 Å)/Fe2O3(1 Å、3 Å)/Al2O3(10 Å)] increased after 400℃ annealing under oxygen ambience but decreased under argon ambience. The results suggest that ferromagnetism in [CuO(10 Å)/Fe2O3(1 Å、3 Å)/Al2O3(10Å)] comes from an intrinsic factor highly correlated to defects. We will go on studying to find the origin of ferromagnetism exactly.

    第一章緒論 1-1 前言………………………… 1 1-2 何謂自旋電子學………………… 3 1-3 稀磁性半導體研究概況………………… 5 1-4 CuAlO2相關文獻回顧…………………6 1-5 研究動機…………………………14 參考文獻………………………… 15 第二章材料特性與研究背景 2-1 CuAlO2薄膜特性簡介………………………………………………16 2-2 價帶化學修飾……………………………… 18 2-3 磁性來源之平均場理論……………… 20 2-4 稀磁性半導體之磁性模型……………………………………… 21 2-4-1雙交換耦合機制…………………………………………… 21 2-4-2交互巡迴式鐵磁性………………………………………… 22 2-4-3侷限載子式鐵磁性………………………………………… 22 2-4-4束縛極化子模型…………………………………………… 24 參考文獻………………………… 25 第三章實驗方法 3-1 離子束濺鍍系統(Ion beam sputter,簡IBS)……………………26 3-2分析方法……………………………………………………………31 3-2-1 X光繞射儀(X-ray diffraction)……………………… 31 3-2-2薄膜厚度與電阻率量測分析……………………………… 33 3-2-3 X-ray吸收光譜…………………………………………… 34 3-2-4超導量子干涉儀…………………………………………… 41 參考文獻…………………………………… 42 第四章 實驗結果與討論 4-1實驗流程說明………………………………………………………43 4-1-1 實驗方法……………………………………………………43 4-1-2 實驗流程……………………………………………………44 4-2不同退火環境之[CuO(10Å)/Al2O3(10Å)]40 多層膜研究……………… 46 4-2-1 利用不同退火環境成長CuAlO2 薄膜…………………… 46 4-2-2 片電阻量測…………………………………………………49 4-3 Fe(x):CuAlO2 (x=10%,30%)不同摻雜比例分析………………50 4-3-1 X-ray 結構分析…………………………………………… 50 4-3-2近緣吸收光譜(XANES)分析…………………………………57 4-3-3磁性分析…………………………………………………… 59 4-3-4片電阻量測………………………………………………… 61 4-4 Fe(10%):CuAlO2 系列熱處理分析………………………………62 4-4-1 X-ray 結構分析……………………………………………62 4-4-2 近緣吸收光譜(XANES)分析……………………………… 64 4-4-3 電性分析……………………………………………………66 4-4-4 磁性分析……………………………………………………68 4-5 Fe(30%):CuAlO2 系列熱處理分析………………………………71 4-5-1 X-ray 結構分析……………………………………………71 4-5-2 近緣吸收光譜(XANES)分析……………………………… 73 4-5-3 電性分析……………………………………………………75 4-5-4 磁性分析……………………………………………………77 參考文獻………………… 80 第五章 結論………………… 81

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    下載圖示 校內:2009-07-31公開
    校外:2009-07-31公開
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