第三章 實驗原理以及實驗儀器
3.5 實驗流程
3.5 實驗流程
基板準備
基板浸泡氫氟酸
數據分析 AFM 量測
磁性量測
柯爾磁光量測
鐵磁共振量測 濺鍍鎳鐵薄膜
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基板準備
將實驗用的蓋玻片(cover glass)準備好，丟入裝有丙酮的量杯中然後使用超音 波震盪震盪三分鐘去除上面的油汙，接著再將蓋玻片丟入去離子水中一樣震盪三 分鐘用以清洗殘留在上面的丙酮，接著再用氮氣吹乾樣品，到這裡基板的準備就 完成了。
氫氟酸蝕刻
將濃度 15%的氫氟酸倒入約 50ml 至塑膠量杯中，接著準備好計時器設定需 要蝕刻的時間，然後把準備好的蓋玻片基板丟入氫氟酸當中同時間把計時器按下。
一旦基板丟入氫氟酸之後，接著把塑膠量杯拿去用超音波震盪器震盪，確保玻璃 基板被氫氟酸均勻的蝕刻。在蝕刻這個步驟中有幾點需要特別注意。第一個是浸 泡的時候一次只丟入一片玻璃，因為同時丟入超過一片以上的玻璃，兩片玻璃在 氫氟酸溶液中會有重疊的情況發生，而重疊的部分和非重疊的部分蝕刻速率會有 所不同，造成玻璃的蝕刻不均勻性發生。另外一點則是浸泡過玻璃的氫氟酸溶液 使用過一次後就要倒掉不要重複使用同樣的氫氟酸溶液浸泡，這樣才能夠確保每 一片玻璃所泡的氫氟酸濃度都是一樣的，最後則是全程實驗請務必戴上橡膠手套 因為氟離子穿透性非常強戴上一般的乳膠手套手部也有可能被侵蝕。
濺鍍鎳鐵薄膜
將清洗完以及蝕刻後的基板放置在樣品載台上，接著放置在濺鍍系統的樣品 腔體中，然後關閉閥門打開粗抽幫浦，直到壓力下降至1 × 10−2 torr 之後打開乾 式渦輪幫浦直到氣壓下降至1 × 10−3 torr 以後打開主腔體閥門，並將樣品推入主 腔體中放置完畢後關閉閥門，直到主腔體背景壓力達到2 × 10−6接著打開氣體流 量控制器並通入氦氣直到氣壓達到3 × 10−3torr，壓力穩定之後接著打開直流電 源供應器，調整電源供應器功率到 20W。接著利用 Sycon Instrument STM-100 膜 厚計觀察並記錄濺鍍速率，確定鍍率穩定之後就可以開始鍍上鎳鐵薄膜。
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磁光柯爾量測
偏振片的入射光調整成 s-state 後接著用水平儀調整電磁鐵方向確定磁鐵水 平放置後以確保磁場的方向是水平的。使用雙面膠貼在可旋轉的載台上(圖)，接 著將樣品黏貼在載台上，然後打開電源供應器，電流變向器並開始調整光路。首 先把雷射光源水平放置接著調整入射角為 60 度，然後把光路控制在各個光學元 件的中心並使所有光學元件所構成的平面平行於光學平台。可以從光接受器的反 射在樣品上的光點看出來入射面有沒有平行於光學桌。光路調整完成之後調整光 接受器上的偏振片方向觀察電表上的訊號強度，找到使訊號強度降到的角度，然 後在旋轉偏振片 5 度左右，再來就可以開始量測。磁光儀運作的原理主要是先朝 特定方向外加磁場，改變樣品上面的磁化方向直到磁化強度達到飽和之後再把磁 場方向改變同樣也是直到磁化強度達到飽和。磁化強度在旋轉的過程中會使反射 光的偏振方向會改變，光感受器的強度變化會紀錄下材料的磁滯曲線。
我們會旋轉樣品如圖 3.5.1 所示，找出樣品在不同角度下的磁滯曲線
圖 3.5.1 樣品在載台上不同角度的關係圖(a)0 度(b)45 度(c)90 度
鐵磁共振儀量測
將樣品黏貼在用鐵氟龍做的樣品載台上如圖 3.5.2 所示，放入共振腔後利用 觀察孔洞來確保樣品位於共振腔中央，接著把直流電源供應器打開。然後調整共 振腔背後的旋鈕來調整 Q 值，使 Q 值盡可能接近 9000，Q 值不能太高也不能太 低，太高會使雜訊被放大太低則會使訊號過於微弱以至於我們無法偵測。
Q 值調整好後打開電腦的程式端，因為我們是固定頻率掃磁場故需要先設定想要 掃的磁場範圍。再來就是設定偵測頻率的範圍，設定為 9.5~9.8GHz。另外解析 度和延遲時間分別設定為 1Oe 和 0.1s，設定完成後就可以開始測量。
(a) (b) (c)
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