簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 李冠融
Lee, K.J
論文名稱: 單晶釩氧化物薄膜的磁性與結構特性
Magnetism and structure of the vanaduim oxide single-crystal films
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: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 83
中文關鍵詞: 磁性結構氧化釩
外文關鍵詞: vanaduim, magnetism, structure
相關次數: 點閱:50下載:3
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
  • 氧化釩本身對於溫度是一個非常靈敏的材料,在文獻研究當中得知其具有許多相異的氧化態,例如VO、VO2、V2O5、V6O13等等…,各自具有著相異的物理特性,在文獻中有著許多的研究發表。
    在我們實驗室先前的研究中發現氧化釩薄膜經過退火處理後具有鐵磁性的現象,這在文獻當中是較少有人討論的。因此,我們好奇氧化釩的磁性來源機制,為了要探討此一問題,我們希望成長出良好晶相的氧化釩薄膜,首先控制成長環境中溫度與通氧量的變因得出良好V2O5晶相,再以高真空退火處理樣品與變氧量成長樣品兩種探討方式去研究氧化釩薄膜的特性變化。
    經過了XRD與XAS的量測分析我們發現高真空退火處理讓樣品產生相轉變現象,由原本V2O5五價態轉變為偏四價的混相結構(V6O13、VO2)。退火處理改變了樣品的晶相結構,在磁性討論上是較為複雜的,因此我們進一步去探討相同V2O5結構不同通氧量成長的樣品,在XAS中發現到變氧成長改變了鍵結原子的束縛能,同時磁性量測中發現通氧量減少鐵磁性增強,我們以高頻量測分析的結果支持了樣品內部氧空缺引致了鐵磁性的解釋。

    The vanadium oxides, like VO, VO2, and V2O5, have been extensively studied and demonstrated to be various physical properties. The previous research of our laboratory has found that the annealed vanadium oxide thin films show ferromagnetism, which is rarely discussed in the vanadium oxides. In our experiment, we change the temperature and oxygen partial pressure in deposition process and control the crystal structures of the vanadium oxide films to further explore the possible origin of the room-temperature (RT) ferromagnetism. From x-ray diffraction (XRD) and x-ray absorption spectra (XAS) analyzing results , we find that the annealed samples change structure phase from V2O5 phase to mix phase. The phase transition process complicates the discussion of the origin of RT ferromagnetism, thus we focus on the samples with similar crystal structures while different oxygen flowing rates. From the XAS analysis, we observe the variation of the binding energy and the RT ferromagnetism decreases with the increasing of oxygen flowing rate. High frequency results, furthermore, indicate that the sample with low oxygen flowing rate shows higher defect density and suggests the origin of RT ferromagnetism could be associated to the oxygen vacancy variation.

    第一章 序論 *1-1 序論 1 *1-2 文獻回顧 3 1-2-1 氧化釩的多種氧化態 3 1-2-2 五價V2O5的結構介紹與相關研究 5 1-2-3 四價VO2的結構介紹與相關研究 9 1-2-4 氧化釩薄膜退火研究 12 *1-3 研究動機 15 第二章 理論介紹 *2-1 磁矩 18 *2-2-1 順磁性 20 *2-2-2 鐵磁性 21 *2-2-3 反磁性 23 *2-3 楊-泰勒效應與氧空缺理論預測 24 第三章 實驗儀器介紹 *3-1 實驗製程儀器-離子束濺鍍系統(IBS) 28 3-1-1 濺鍍原理介紹 28 3-1-2 IBS 系統簡介 29 *3-2 退火系統 33 *3-3 X-ray繞射儀 35 *3-4 吸收光譜 38 *3-5 超導量子干涉磁量儀 47 *3-6 高頻量測 50 第四章:實驗結果與討論 *4-0 實驗流程 52 *4-1 實驗概述 54 *4-2 樣品成長參數與XRD晶相結構 55 *4-3 高真空退火處理 60 4-3-1 XRD 繞射光譜圖 60 4-3-2 X-ray Absorption Spectrum – V K-edge 62 4-3-3 SQUID 磁性量測 66 4-3-4 高頻量測 68 *4-4 變氧量成長樣品 70 4-4-1 X-ray Absorption Spectrum – V L-edge & O K-edge 70 4-4-2 X-ray Absorption Spectrum – V K-edge 73 4-4-3 SQUID 76 4-4-5 高頻量測 79 第五章 結論 82

    【References】
    [1.1] S.Surnev,M.G. Ramsey, F.P. Neter, Progress in Surface Science 73 (2003) 117–165

    [1.2] S.F. Cogan, N.M. Nguyen, S.J. Perrotti ,etal,J.Appl. Phys. 66 (1989) 1333.

    [1.3] S.H. Lee, z Ping Liu, C. Edwin Tracy, and David K. Benson , Solid-State Letters, 2 (9) (1999) 425-427

    [1.4] A.I. Gavrilyuk, F.A. Chudnovski, Sov.Tech. Phys. Lett. 3 (1977) 69.

    [1.5] 楊慧敏,碩士論文,國立東華大學/材料科學與工程學系/中華民國90年

    [1.6] L.Fiermans, P.Clauws,W.Lambrecht, Phys. Status Solodi A 59(1980) 485

    [1.7] H. Katzke, P. Tole’dano,etc. Phys Review B 68, (2003) 024109

    [1.8] M. V. Ganduglia-Pirovano* and J. Sauer ,PHYSICAL REVIEW B 70, (2004) 045422

    [1.9] M.Benmousea,E. Ibonouelghazi, etc ,Thin Solid Films 265 , (1995) 22-28

    [1.10]A.Z.Moshfegh and A.Ignatiev,Thin Solid Films,198(1991)251

    [1.11] A.J. Ivon, V.R. Kolbunov, I.M. Chernenko, J. Euro. Ceram. Soc. 19 (1999) 1883.

    [1.12] P. Jin, S. Nakao, S. Tanemura, Thin Solid Films 324 (1998) 151.

    [1.13]H. Futaki and M. Aoki, Jpn. J. Appl. Phys. 8, (1969) 1008.

    [1.14]J. C. Rakotoniaina, R. Mokrani-Tamellin, J. R. Gavarri, G. Vaquier, A.Casalot, and G. Calvarin, J. Solid State Chem. 103, (1993) 81.

    [1.15]Y. Muraoka and Z. Hiroi, Appl. Phys. Lett. 80, (2002) 583.

    [1.16]P. P. Boriskov, A. A. Velichko, A. L. Pergament, G. B. Stefanovich, and D.G. Stefanovich, Tech. Phys. Lett. 28,(2002) 406.

    [1.17]B.J. Kim, Y .W. Lee, B.G. Chae , S. J. Yun, APPLIED PHYSICS LETTERS 90,(2007) 023515

    [1.18]顏均乘,碩士論文,國立成功大學物理學系,中華民國94年7月
    [2.1]Soshin Chikazumi著,張煦、李學養譯,"磁性物理學",聯經出版社,(1982)
    [2.2]王文楠、田聰, CeMn2Si2和LaMn2Si2中之3d磁序 3d magnetic ordering in CeMn2Si2 and LaMn2Si2 ,國立成功大學物理研究所碩士論文(2002)
    [2.3] 宛德福,馬興隆. “磁性物理學”,電子科技大學出版社 (1994).
    [2.4] 戴道生,錢昆明,鐘文定,廖紹彬. “鐵磁學”,科學出版社 (2000).
    [2.5] 洪振湧、周 雄、鑭鈰錳氧與鑭鈣錳氧雙層薄膜中磁阻與磁化率之界面效應,國立中山大學物理研究所碩士論文(2004)
    [2.6] A.R.West, Solid state Chemistry and Its Applications, John Wiley &Sons, New York,(1977) p.310.
    [2.7] Chakrabarti et al, PRB 59,(1999) 10583
    [2.8] 王銀國、郭光宇,以第一原理計算研究過渡金屬化合物的電子結構、X光吸收光譜、光學特質及吳學特性, 國立台灣大學物理研究所博士論文(2003)
    [2.9] Han-Jin Noha,APPLIED PHYSICS LETTERS 88,(2006) 081911
    [2.10]黃永盛,鐵鉑合金之奈米磁顆粒複合膜之微觀結構與磁性質,國立成功大學碩士論文94年
    [3.1] 賴耿陽,IC製程之濺射技術,復漢出版社(1997)
    [3.2]D.C.Koningsberger,R.Prints,X-rayAbsorpstionprinciples,applications
    ,technigues of EXAFS .SEXAFS and XANES ,(1988) 574-575
    [3.3] J.J Rehr,R.C.Alers, Rev. Mod. Phys72,(2000) 621
    [3.4] 國立台灣大學物理學系, 楊鴻昌教授, 科儀新知,第十二卷第六期(1991)
    72-79
    [4.0] Y. Matsumoto et al., Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 40,(2001) L1204

    [4.1] N.H. Hong, Joe Sakai, and Awatef Hassini, Appl. Phys. Lett. 84,(2004) 2602

    [4.2] J. H. Park, M.G. Kim, H. M. Jang etal. , Appl. Phys. Lett. 84,(2003) 1338

    [4.3] S. B. Ogale et al., Phys. Rev. Lett. 91, (2003) 077205.

    [4.4] G.Garry, O.Durand, A.Lor dereau, ,Thin Solid Films 453 –454,(2004) 427–430

    [4.5] M.Benmousea,E. Ibonouelghazi, etc ,Thin Solid Films 265 ,(1995) 22-28

    [4.6] 顏均乘,碩士論文,國立成功大學物理學系,中華民國94年7月

    [4.7] J.Wong, F.W.Lytle,etc, Physical Review B 30,5596 (1984)

    [4.8] Nguyen Hoa Honga、Joe Sakai,APPLIED PHYSICS LETTERS 89, 252504 (2006)

    [4.9] J.Halbritter, J.Appl.Phys, Vol58,No3,1 Auguest 1985

    [4.10] C. Y. Hsu and J. C. A. Huang , IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 41, NO. 10, OCTOBER 2005

    [4.11] C.Hebert ,etc. Catalysts Letter 83,115-119 (2002)

    下載圖示 校內:2008-07-25公開
    校外:2008-07-25公開
    QR CODE