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研究生: 李明憲
Ming-shian Li
論文名稱: Fe81-XCoXGa19薄膜在矽(100)基板上之磁性研究
Magnetic properties ofFe81-xCoxGa19 films deposited on Si (100) substrates
指導教授: 鄭偉鈞
Wei-Chun Cheng
任盛源
Shien-Uang Jen
口試委員: 蔡佳霖
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 84
中文關鍵詞: 磁致伸縮磁性質居里溫度
外文關鍵詞: magnetostriction, magnetic property, Curie temperature
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本研究是利用磁控濺鍍的方式將Fe81-XCoXGa19薄膜 沉積於矽(100)基板上,其中X=0、3、7、11、15、19(at.%),且於各成分下沉積6種不同的厚度。本篇論文的實驗動機為探討不同鈷原子比例之添加對其於室溫下飽和磁致伸縮量和磁性性質的影響,且更進一步研究 Fe81-XCoxGa19 薄膜在高溫下的磁性表現。
經實驗分析後發現,整體而言添加鈷於鐵鎵合金系統中都可使飽和磁致伸縮量增加,且飽和磁致伸縮量λS在鈷成份X=19時都比其他鈷成份來的大。Fe62Co19Ga19薄膜樣品的飽和磁致伸縮量最大可到152.1 ppm,比未添加鈷之Fe81Ga19薄膜樣品大了2.7倍。藉由不同溫度下VSM的量測,並利用關係式λs (T) = λs (RT) × Î5/2 (T)可知在高溫(T ≦ 300°C)時Fe62Co19Ga19薄膜樣品的飽和磁致伸縮量依然為最大,且鈷成份X=19的居里溫度(Tc1)最高,表示Fe62Co19Ga19薄膜有機會用於磁微機電的應用上。


In this research, Fe81-xCoxGa19 films were deposited on Si(100) substrates by the DC magnetron sputtering method, and X=0、3、7、11、15、19 (atomic percent). For each alloy target, we prepared six different thickness samples. The motive of this research is to find the influence of saturation magnetostriction at RT and magnetic properties on different cobalt composition. Furthermore, we measured the magnetic properties of Fe81-xCoxGa19 films at higher temperature.
After measuring and analyzing, we can know that the substitution of Co for Fe could give rise to increases in λS, and samples with composition X=19 have the largest magnetostriction. It shows that the largest magnetostriction of samples with cobalt composition 19 atomic percent is 152.1 ppm, the value is about 2.7 times, relative to samples without cobalt, Fe81Ga19. By the measurement of VSM at different temperature, we can use the relationship λs (T) = λs (RT) × Î5/2 (T) and know the Fe62Co19Ga19 films have the largest and highest Curie temperature, Tc1. In conclusion, Fe62Co19Ga19 films have chances to apply on magnetic MEMS.

第一章 前 言1 第二章 文獻回顧2 2.1 磁性物質分類2 2.2 薄膜成長4 2.2.1 薄膜成長機制4 2.2.2 影響薄膜成長的因素6 2.3 磁異向性7 2.4 磁致伸縮效應10 2.4.1 磁致伸縮原理10 2.4.2 磁致伸縮換算11 2.5 居里溫度(Curie temperature, Tc)12 第三章 實驗原理與實驗設備21 3.1 高真空磁濺鍍系統21 3.1.1 濺鍍原理21 3.1.2 濺鍍系統與設備22 3.2 探針式膜厚量測儀22 3.3 樣品振動磁力量測儀(VSM)23 3.4 光學法磁致伸縮量測儀24 3.5 原子力顯微鏡25 3.6 奈米歐傑電子能譜儀25 第四章 實驗步驟34 4.1 矽(100)基板厚度之測定34 4.2 濺鍍機操作步驟34 4.2.1 濺鍍機抽真空步驟34 4.2.2 濺鍍機鍍膜步驟35 4.3 探針式膜厚量測儀操作步驟36 4.4 樣品振動磁力量測儀操作步驟37 4.5 光學法磁致伸縮量測儀操作步驟39 4.6 原子力顯微鏡操作步驟40 第五章 結果與討論44 5.1 室溫下VSM量測結果44 5.2 薄膜磁致伸縮性質45 5.3 Fe62Co19Ga19薄膜樣品46 5.3.1 奈米歐傑電子能譜儀-縱深分析47 5.3.2 原子力顯微鏡-表面粗糙度Sq47 5.3.3 VSM量測-矯頑磁力(Hc)48 5.3.4 光學法磁致伸縮量測儀-飽和磁致伸縮量(λS)48 5.4 高溫下薄膜磁性質48 5.4.1 高溫下(T ≦ 3000C)飽和磁致伸縮量的變化49 5.4.2 Fe81-xCoxGa19薄膜樣品之居里溫度(Tc)分析50 第六章 結論65 參考文獻67 附錄69

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