簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 黃柏青
Huang, Bo-Ching
論文名稱: 鈷/二氧化鈦奈米複合材料真空退火處理之磁阻效應
Vacuum annealing effect on magnetoresistance of Co/TiO2 nanocomposite
指導教授: 黃榮俊
Huang, J. C. A.
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 119
中文關鍵詞: 阻抗頻譜阻絕溫度X光吸收光譜磁阻奈米複合材料
外文關鍵詞: blocking temperature, impedance spectra, XAS, nanocomposite, magnetoresistance
相關次數: 點閱:76下載:1
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 在金屬/氧化物顆粒膜的研究上,材料多為在室溫低真空條件下成長,藉由超高真空退火時,誘發高密度的氧缺陷,提供了自由載子,誘發磁矩有序,造成磁阻下降。
    本論文的工作是在超高真空的環境下,成長一具有高密度氧缺陷的Co/TiO2顆粒膜,透過不同真空度退火,觀察除了氧空缺以外是否還有其他的缺陷會影響磁阻的變化?藉由不同真空度退火,10-9 Torr退火之磁阻時隨退火時間增加無明顯變化,但在10-6 Torr退火,磁阻隨退火時間增加則有明顯變化。首先,由結構的量測中無發法觀測到Co跟TiO2具有良好結構,在X-ray近緣吸收光譜的分析上發現樣品中的Co是以金屬Co為主體。最後透過磁性的量測,由溫度對磁化量量測結果發現,阻絕溫度的變化趨勢,與磁阻變化也沒有一致的趨勢,因此,Co顆粒的變化可能不是造成在不同真空度的退火之磁阻變化的主要原因。最後藉由電性量測的結果(直流電阻率、阻抗量測以及變溫電阻率的分析),發現造成磁阻的變化可能主要是來自於電子在氧化層傳輸時受到缺陷影響所造成的變化。
    綜合了磁性、電性、與結構的量測,我們認為在不同真空退火時觀察到磁阻的變化,主要是來自於電子在氧化層傳輸時受到缺陷的影響所造成的變化。

    In this work, we synthesize nanocomposite under ultra-high vacuum which has high density defects. We observe little change to magnetoresistance(MR)when samples were annealing under ultra high vacuum environment(10-9 torr). However, apparent change of MR is observed under high vacuum annealing (10-6 torr).
    Structure of Co/TiO2 nanocomposite has characterized by XRD and XAS. The change of blocking temperature doesn’t have the corresponding result with MR which indicates that Co particles may not be main reason. Analysis of impedance spectra and temperature-dependent resistivity show that oxide layer have the great influence to the change of MR.
    In summary, we think that observed magnetoresistance change in different vacuum annealing was attributed to defects.

    第一章 序論...............................................................................1 1-1前言......................................................................................................1 1-2 巨磁阻效應的介紹.............................................................................3 1-2-1巨磁阻效應的歷史.......................................................................3 1-2-2巨磁阻效應的重要應用...............................................................6 1-3 鐵磁性金屬/氧化物顆粒膜磁性半導體文獻回顧............................9 1-4 文獻結果整理...................................................................................23 1-5 實驗動機...........................................................................................24 1-6參考文獻............................................................................................25 第二章 相關材料與理論介紹.................................................27 2-0 二氧化鈦之基本性質.......................................................................27 2-1 磁學理論...........................................................................................30 2-2 磁阻介紹...........................................................................................34 2-3 巨磁阻理論介紹...............................................................................37 2-4電性傳輸理論介紹............................................................................41 2-5 高頻理論介紹...................................................................................46 2-6 參考文獻...........................................................................................49 第三章 實驗儀器與實驗流程介紹.........................................51 3-1實驗製程儀器....................................................................................51 3-1-1分子束磊晶系統.........................................................................51 3-1-2 退火處理儀器...........................................................................56 3-2 電性量測儀器...................................................................................58 3-2-1 磁阻量測...................................................................................58 3-2-2 電阻率量測...............................................................................59 3-2-3 溫度對電阻量測.......................................................................60 3-3 結構量測儀器...................................................................................62 3-3-1 X-ray 繞射儀.............................................................................62 3-3-2 X-ray吸收光譜...........................................................................64 3-4磁性量測儀器....................................................................................72 3-5 實驗步驟...........................................................................................74 3-5-1 系統真空環境之準備...............................................................74 3-5-2基板的準備................................................................................75 3-5-3 成長樣品...................................................................................76 3-6 參考文獻...........................................................................................78 第四章 實驗結果與討論.........................................................79 4-0-0 引言...............................................................................................79 4-0-1 實驗過程.......................................................................................79 4-1 實驗變因結果分析...........................................................................81 4-1-1 不同比例Co/TiO2 顆粒膜的磁阻分析....................................81 4-2不同真空度退火樣品的結構分析....................................................85 4-2-1 X-ray繞射量測結果...................................................................86 4-2-2吸收光譜量測量測結果.............................................................88 4-2-3結構量測部分綜合討論.............................................................95 4-3 不同真空度退火下磁阻的量測.......................................................96 4-4不同真空度退火樣品的磁性分析..................................................100 4-4-1 溫度對磁化量量測結果.........................................................100 4-4-2磁性測量綜合討論..................................................................103 4-5 不同真空度退火樣品的電性分析.................................................104 4-5-1直流電阻率量測結果...............................................................104 4-5-2交流阻抗頻譜量測結果...........................................................105 4-5-3 溫度對直流電阻量測結果.....................................................108 4-5-4電性量測結果綜合討論...........................................................114 4-6 參考文獻........................................................................................117 第五章 實驗結論....................................................................118

    [1.1] 黃榮俊, 自旋電子之研究與發展, 物理雙月刊(24卷4期)
    [1.2] 郭光陽, 二氧化鈦薄膜室溫鐵磁性來源之研究, 國立成功大學
    物理研究所碩士論文, 民國九十六年七月
    [1.3] 黃榮俊、許峻瑜, 2007年諾貝爾物理獎—巨磁電阻的原理與應
    用,科學新知, 426 期, (2006 年06 月)
    [1.4] A. Fert et al, Phys. Rev. Lett, 61, 2472 (1988)
    [1.5] http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2007/inde
    x.html
    [1.6] T. L. Hylton et al, Science, 261,5124 (1993)
    [1.7] A. E. Berkowitz et al, Phys. Rev. Lett., 68, 3745 (1992)
    [1.8] John Q. Xiao et al, Phys. Rev. B, 46, 9266 (1992)
    [1.9] Shi-shen Yan et al, Appl. Phys. Lett., 84, 2376 (2004)
    [1.10] Hong-Qiang Song, J. Appl. Phys., 99, 123903 (2006)
    [1.11] A. B. Pakhomov et al, Appl. Phys. Lett., 67, 3479 (1995)
    [1.12] Y. G. Ma et al, Appl. Phys. Lett., 90, 152911 (2007)
    [1.13] K. Yakushiji et al, Nature Mater., 4, 57(2005)
    [1.14] S. Mitani et al, J. Magn. Magn. Mater., 179, 198 (1999)
    [1.15] R. J. Kennedy et al, Appl. Phys. Lett., 84, 2832 (2004)
    [1.16] P. Sheng et al, Phys. Rev. Lett., 31, 44 (1973)
    [1.17] Shi-shen Yan, Appl. Phys. Lett., 91, 013509 (2007)
    [2.1] 郭光陽, 二氧化鈦薄膜室溫鐵磁性來源之研究, 國立成功大學物理研究所碩士論文, 民國九十六年七月
    [2.2] 陳文賢, 微量鎂金屬摻雜對磁性穿隧接面絕緣層結構與磁電性之研究, 國立成功大學物理研究所碩士論文, 民國九十六年七月
    [2.3] M.N. Bibich et al, Pys, Rev. Lett. ,61, 2472 (1988)
    [2.4] R. Von. Helmot et al, Phys. Rev. Lett., 71, 2331 (1993).
    [2.5] S. Jin et al, Science, 264, 413 (1994)
    [2.6] S. Jin et al, App. Phys. Lett., 67, 577 (1995).
    [2.7] 莊怡君, RuxMn100-x合金與Ni80Fe20之交換偏移之研究, 國立成功大學物理研究所碩士論文, 民國九十一年七月
    [2.8] 韓岱君, 含碳化鐵(Fe3C)奈米磁顆粒之非晶質碳膜其微觀結構、磁性質與磁阻之研究, 國立成功大學物理研究所博士論文, 民國九十二年七月
    [2.9] P. E. Camley et al, Phys. Rev. Lett., 63, 664 (1989).
    [2.10] P. M. Levy et al, Phys. Rev. Lett., 65, 1663 (1995).
    [2.11] R. Q. Hood et al, Phys. Rev. B, 46, 859 (1992).
    [2.12] S. Zheng et al, Mater. Res. Soc. Symp Proc, 313, 53 (1993).
    [2.13] SÓshin Chikazumi 著, 張煦、李學養合譯, 磁性物理學
    [2.14] 鄭穎泰, Co/SiO2顆粒狀混合結構樣品在金屬-絕緣相變
    附近電性與磁性質的研究, 國立交通大學電子物理研究碩
    士論文, 民國九十二年七月
    [2.15] 林品全, Ag/PbO 奈米複合材料的電子傳輸與異常磁阻探討,
    國立中央大學物理研究所碩士論文, 民國九十三年七月
    [2.16] P.W. Anderson et al, Physical Review, 109, 1492 (1958)
    [2.17] P.W. Anderson et al, Phys. Rev. Lett., 42, 673 (1979)
    [2.18] Al’tshuler et al, Journal of Experimental and Theoretical
    Physics, 50, 968 (1979)
    [2.19] N. F. Mott et al, J. Non-Cryst. Solids, 1, 1 (1968)
    [2.20] Electronic Processes in non-crystalline Material, Mott. and Davi.
    [2.21] A. L. Effors et al, J. Phys. C:Solid State Phys., 8, L49 (1975).
    [2.22] Chelkowski et al,”Dielectric Physics”, Polish Scientific Publishers, New York, (1980)
    [3.1] M. A. Herman and H. Sitter, “Molecular Beam Epitaxy”,Berlin Springer, (1989)
    [3.2] 廖敏婷, Ag/Ni奈米壓合材料的電性滲導與磁阻探討,
    國立中央大學物理研究所碩士論文, 民國九十三年七月
    [3.3] Soshin Chikazumi and Stanley H. Charap “Physics of Magnetism” (1972)
    [3.4] D. C. Koningsberger and R. Prins, X-ray Absorption principles, applications, techniques of EXAFS,SEXAFS and XANES, 574 (1988)
    [3.5] J. J. Rehr and R. C. Albers, Rev. Mod. Phys., 72, 621 (2000)
    [3.6] 楊鴻昌,超導量子干涉磁量儀, 科儀新知(12卷6期)
    [3.7] 郭光陽, 二氧化鈦薄膜室溫鐵磁性來源之研究, 國立成功大學物理研究所碩士論文, 民國九十六年七月
    [3.8] 邱淑琳, 磊晶單雙晶氧化鋅摻雜鈷稀磁性半導體鐵磁性來源之研究, 國立成功大學物理研究所碩士論文, 民國九十六年七月
    [4.1] Shi-shen Yan et al, Appl. Phys. Lett., 91, 013509 (2007).
    [4.2] S. Gupta et al, Appl. Phys. Lett., 78, 362 (2001).
    [4.3] A. N. Papathanassiou et al, Appl. Phys. Lett., 91, 122911 (2007).
    [4.4] A. L. Effors et al, J. Phys. C:Solid State Phys., 8, L49 (1975).
    [4.5] Shi-shen Yan et al, J. Phys.:Condens. Matter, 18, 10469 (2006).
    [4.6] Y. F Tian et al, Jounl. J. Appl. Phys., 100, 103901 (2006)
    [4.7] R. J. Kennedy et al, Appl. Phys. Lett., 84, 2832 (2004)
    [4.8] Yu. G. Pogorelov et al, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 316, e957 (2007)
    [4.9] Haowei Peng et al, Physics Letter A, 372, 1527 (2008).

    下載圖示 校內:2009-08-14公開
    校外:2009-08-14公開
    QR CODE