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結果與討論

在文檔中 釔鐵石榴石的MCD研究 (頁 32-35)

經過一系列的磁光量測以及分析後,我們能夠判斷出一些結果:

1. YIG 薄膜需經過退火處理,轉變成石榴石晶相後才能產生磁性。

2. 我們所嘗試的三種退火溫度對於樣品的磁光特性影響並不明顯。

3. 當薄膜厚度改變時,樣品鐵磁特性變化相當明顯,厚度增加則能隙變小,磁 特性增強,反之則能隙變大,磁特性減弱。

4. 經由 XRD 的分析可知樣品晶格結構與理論值基本對應,表示晶格的長程結 構沒有變化。

5. XANES 的結果證明鐵的價數未改變,而 EXAFS 卻略有偏移,因此確認樣品因 厚度所造成的鐵磁特性變化與鐵的價數無關,但與晶格的短程結構改變有關。

針對以上的結果做更深入的討論,第一,石榴石所造成的磁性來自其特殊的晶相,

因此需要將原本的非晶狀材料轉變成晶質才能夠產生其磁性;第二,雖然我們嘗 試的三種退火溫度對於樣品的影響不大,但不代表退火溫度對樣品沒有影響,由 於我們猜測沒有變化的原因是因為晶粒生長空間不足,所以未來可能可以延伸研 究的方向便是更低溫一些的退火溫度,比方說 500℃或 600℃,或者如參考文獻 中的溫度間隔,650℃、700℃、750℃等等;第三,我們注意到厚度變化時,MCD 訊號所顯示的能帶窄化現象,我們以示意圖來解釋 MCD 顯示的能帶結構,如圖 5-1.1。

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圖 4-4.1 能帶結構變化示意圖

深入探討為何厚度影響能帶寬窄變化,XANES 的結果證明鐵離子的價數沒有改變,

因此其與 YIG 結構中的鐵離子無關,但卻由 EXAFS 證實此變化與局域結構的改變 有關,而此結構的改變源自於基板對於 YIG 薄膜生長之影響,如圖之 5-1.2 所示,

當薄膜剛開始生長時,由於與基板的距離短,與基板的交互作用較明顯,反之,

當濺鍍時間增加,樣品厚度變厚時,較高層的 YIG 距離基板較遠,也就較不受基 板影響。(圖中不同顏色代表受到基板影響程度不同)

圖 4-4.2 薄膜受基板影響示意圖

因此,在本研究中我們最重要的發現是薄膜厚度對磁特性的影響,雖然厚度改變 能夠影響薄膜的磁性能,但增加厚度來優化磁特性,對於目標在於縮小元件大小 的工程而言是一個不小的挑戰,也是必須面對的問題。另外,目前論文中以不同

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濺鍍時間來表示薄膜樣品的厚薄,未來我們將使用 TEM(穿隧式掃描電子顯微鏡)

做更進一步的樣品厚度確認與觀察,以建立更清楚的物理圖像與機制。

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參考文獻

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在文檔中 釔鐵石榴石的MCD研究 (頁 32-35)

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