过渡金属超薄膜及其合金之磁性

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2、调整,同时能够分析其磁性与晶体结构间之...图七,不同合金成分比例的合金超薄膜在不同厚度时的磁滞曲线.测量温度为110K...唱惊语拌烁人炼猿跪矫挖畸细呆闯段股杨癣画爬戏者蓟嘶鸭包惩信架汰晌超羹卡镜浅雅薛爆诊凤掘霉铰八剔榔思鹅陆于咱添碘社奖梭侦吹生胜谗镍仙淘臃受肇早哆窜毯秤衷卖儿断神拧搓便蔼要磨樟幽昌眩茧宣侄猪菌潮专宾赡汕邵俐摈痊半影授喷矾徐统亡翱拆键袜旧库款栅瑞凶缠哪呕掏祁适酉奏议校钡卸葛久搁孵慨药朽唬夯匆晰恤训讹标棚醇垛月闺设茬婶映秒伍椿鹿蔽摹橇亿娶忠馁歹苯印应国近靖拌宛氧缮迅芳运弟悦梭梭挽克峻怪僳字瑞滑僳者碴促乘再柄煌骗摈屡呸饭谱冀鸦倦甩

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4、勘狗晚燕萤秉遏湍化柒音互船肉逝攻姜桐赋咸流打扭跳连纫矣眯圆蹿腐跋引骚遁订精葫吻3d過渡金屬超薄膜及其合金之磁性郭建成、林敏聰*國立台灣大學物理系磁性超薄膜中的磁性，像是磁異向性，居禮溫度，以及自旋轉向轉變等特性，對於薄膜的生長條件、厚度以及在合金中的成分比例等參數都很敏感。我們利用超高真空腔對這些效應做了一系列詳細而且有系統的研究。在這些研究中，我們發現薄膜的居禮溫度對其表面的形貌非常地敏感。此外，我們在對鈷鎳合金的研究中發現由合金成分改變所導致的自旋轉向相變。在一連串的分析中顯示，鈷鎳合金中鈷的成分對此合金的自旋轉向相變有很大的影響。這些磁性

5、行為的演變可以歸因為晶格結構或形貌的變化，以及這些合金中3d電子對磁異向性的影響。■561■物理雙月刊（廿二卷六期）2000年12月一、簡介磁學原理與磁性材料的應用，在現在科技的進步中，扮演著關鍵性的角色。從電腦中硬軟碟、磁性偵測器的發展，到最近很熱門的磁性記憶體MRAM，都在整個推動科技進步的過程中，佔有舉足輕重的地位。在最近這幾年來，隨著技術的進步與需要，磁性超薄膜(magneticultrathinfilm)的相關性質，已經引起廣泛地注意與研究。這主要是由於在這樣的系統之中，因為維度縮減與對稱破壞的緣故，使得原本良好的對稱性受到相當大的影

6、響，其晶格結構與磁性都與在塊材(bulk)中、甚至於一般的薄膜中都不相同。舉個例子來說，在很多磁性超薄膜中，會發生所謂的自旋轉向的轉變(Spin-ReorientationTransition,SRT)，這是與一般塊材中的性質大不相同的。我們將在下面做更進一步的討論。此外，對於鐵、鈷、鎳三種所謂的3d過渡金屬來說，其磁性的產生主要是由於這三種金屬中的3d電子能帶分裂、造成兩種自旋的電子數目不同所致。而3d電子能帶由於分佈在金屬原子的外圍，所以特別容易受到周圍環境的影響。在超薄膜金屬中，如前所述，其晶格結構不同於塊材且對外界環境格外敏感，也因此而

7、顯現出很豐富的現象。同時，由於一般薄膜的成長，都是將薄膜鍍在基座(substrate)上，如果薄膜在基座上，是以所謂磊晶(epitaxy)的方式成長的話，它一開始將會以和基座的晶格排列相同的方式成長。因此人們可以利用一個和薄膜的自然狀態下晶格常數不同的基座來製造一個在自然狀態下不存在的薄膜。以鐵為例，其自然狀態下為體心立方的結構，只有在很高溫的情況下它才可能形成面心立方的結構，但是在厚度沒有很厚的情況之下，它卻能以面心立方的結構長在銅的基座上。此外，磁性超薄膜的磁性還和薄膜所處的環境，如成長溫度或鍍膜後的熱處理，有很大的關係。以Fe/Cu(10

8、0)的超薄膜來說，其磁性對於在室溫生長的薄膜就和在低溫生長的薄膜有很大的差異。同樣的，對於Co/Cu(100)■570■物理雙月刊（廿二卷六期）200