第二章、 文獻回顧
2-1 Magnetic circular dichroism study on YIG films[3]
此文獻中利用磁圓二色性光譜儀（Magnetic circular dichroism, MCD）量測 YIG 薄 膜之磁光性質，並探討其磁性來源，由於使用的儀器（MCD）在本論文研究中佔 極重要之角色，所以此篇文獻富有參考價值。
而透過 MCD 光譜的觀察以及公式的推衍，作者判斷磁性的訊號來源來自於不同 位置的鐵三價離子，由於 YIG 結構中的八面體跟四面體中央為鐵三價離子佔據，
而兩方之間的鐵離子又因為交互作用而耦合，導致電子自旋方向相反，因而產生 磁性。下為文獻中 YIG 薄膜的 MCD 光譜圖（圖 2-1.1）。
圖 2-1.1 YIG 薄膜之 MCD 光譜圖
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2-2 Effect of Post-Annealing on the Magnetic Properties of Bi:YIG Film by RF Magnetron Sputtering on Si Substrates[4]
由於 YIG 材料被廣泛應用在光學元件上，而半導體元件中，通常以 Si 作為基板生 長石榴石薄膜，但需要對其進行退火處理時，常規退火的熱處理方式由於耗費時 間相當長，有可能因為 Si 的二次擴散而影響到整個元件甚至電路的性能，而若 是使用快速退火方式，卻又可能因為晶化程度不完全，一樣會導致性能的損失，
於是本篇採用快速循環退火的方式，並且觀察及分析其成效。
首先將升溫速率定為每秒 30℃，到達目標溫度後保溫一分鐘，再以每秒 20℃的 速度冷卻，直到 150℃以後開始自然冷卻，此為一個循環週期，目標溫度包含：
600℃、650℃、700℃以及 750℃，實驗週期次數 N＝1 或 3，退火處理完成後，
以 X 光繞射分析儀觀察其晶格結構變化，以原子力顯微鏡（AFM）觀察薄膜表面 型態，由 XRD 結果可知（如圖 2-2.1 所示）隨著退火溫度增加，繞射峰強度增強，
半高寬減少，證明其晶化程度更高，晶粒尺寸更大，而由 AFM 的圖像（如圖 2-2.2）可以觀察到當退火溫度達到 600℃時，晶粒已開始出現，但隨著溫度增加直 到 750℃時，晶粒尺寸變得更大且薄膜表面變得更加光滑。
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圖 2-2.1 不同退火溫度之 X 光繞射分析光譜，循環次數 N＝1
圖 2-2.2 不同溫度下 YIG 薄膜的 AFM 圖像
而關於薄膜的磁特性，經由飽和磁化強度的量測（如圖 2-2.3 所示）我們可以發 現，隨著退火週期數的增加，飽和磁化強度也隨之上升，這是由於薄膜之中石榴 石晶相的比例隨著次數增加所導致的磁性變化，但當 N 大於 5 時，此現象會趨 緩，變得越來越不明顯。
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圖 2-2.3 飽和磁化強度隨退火週期 N 的變化
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2-3 Thickness- and temperature-dependent magnetodynamic properties of yttrium iron garnet thin films[5]
由於自旋波（Spin Wave）在數據存儲還有信號處理的巨大潛力，因此自旋波的利
（111）取向的單晶釓鎵石榴石（Gd3Ga5O12, GGG）基板上生長 YIG 薄膜，生長 條件在基板溫度 760℃，工作氣體為 25torr 的氧氣下，並且在 300torr 的氧氣環
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不同厚度樣品的阻尼值受到溫度影響，隨著溫度升高而增加，但插圖中顯示的是 溫度＝8K 及 295K 時，不同厚度樣品的阻尼值，可以看到低溫下的阻尼值較不受 厚度影響（b）則是相同製程下，20nm 厚度的薄膜樣品量測共振線寬對頻率的變 化，非線性的關係證明其與磁振子散射有關。
經過一系列的量測後得到的結果：1.阻尼值會受到溫度的影響而變化 2.阻尼值與 厚度相關性在室溫下較明顯，在低溫時幾乎等於完全無相關 3.阻尼值與厚度的關 聯性歸因於樣品的缺陷和雜質的存在。
圖 2-3.1 原子力顯微鏡（AFM）觀察的樣品圖像以及 FMR 的一系列量測
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圖 2-3.2 阻尼及磁性與溫度相關性量測
圖 2-3.3 溫度及厚度對阻尼值的相關性量測
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