本研究工作針對一系列不同長寬比之微米級鎳鐵平板線研究其磁性行為，其 結果歸納為兩個部份。第一部分是根據不可逆部分之磁電阻圖形所展現的形態，
將樣品磁性行為歸類為三大類型；第二部分則由磁電阻曲線可逆過程之 Coherent rotation 電阻值的上升趨勢以及殘磁態電阻值探討線寬在 1 微米以下樣品之形狀 異向性對三大類別系列樣品所造成之影響。
第一部份將樣品磁性行為歸納為A，B，C三大類別。所有樣品皆滿足異向性 磁阻效應之描述。磁電阻曲線呈現一開口向上之彎曲行為，且在殘磁態電阻趨近 於最小值。由異向性磁阻效應描述，可知微米級鎳平板線之磁易軸趨近平行於樣 品線之短軸；且由曲線不可逆部分之磁電阻形式可斷定樣品屬於多磁區結構。
類別A為線寬2微米以上類同薄膜材料之多磁區結構，其磁矩翻轉行為屬於 典型的磁區擴張；線寬1微米以下之鎳平板線以線寬0.6微米為分界；線寬較寬的 類別B樣品，其在兩方向掃取之磁電阻曲線於殘磁態展現一不可逆之交錯形式，
而線寬在0.6微米以下之樣品為類別C，其在殘磁態附近之磁電阻呈現出Coherent rotation之可逆背景形態。
利用Aharoni 模型分析應為單磁區結構之高長寬比鎳平板線，觀察磁電阻變 化形式，為非預期內之多磁區結構。為了解形狀異向性對線寬在1微米以下的樣 品所產生的影響，第二部份分析了樣品的幾何形狀與磁電阻曲線展現的特性相關 性：包含曲線可逆的Coherent rotation部分，磁電阻變化率隨磁場增加而上升的趨 勢，以及殘磁電阻值的變化；並在室溫下針對樣品曾磁化於平行樣品長軸的外加 磁場之殘磁態進行磁力影像掃描。
當樣品線寬在0.6微米以下時，Coherent rotation部分之磁電阻曲線隨線長增 加而有較小的開口，及相同外加磁場下，有較高的磁電阻變化率。這代表樣品受 形狀異向性能之影響，在曲線表現出外加磁場大小遠離殘磁態的過程中有較多的 磁矩偏離樣品短軸方向。而在樣品線長分別為20、30及60微米時在外加磁場與樣
品長軸夾角為接近短軸的75度情況，皆發生Coherent rotation部分之磁電阻曲線隨 長寬比增加而開口變小之情形。
分析其外加磁場與樣品長軸夾角為 15 度下殘磁態電阻值與樣品長寬比的關 係顯示，低長寬比時樣品因有類同薄膜之多磁區結構，而有高磁電阻變化率；長 寬比在 100 以下的類別 B 樣品，其尺寸與類別 A 較接近，也具有多磁區結構；
其長寬比較大之樣品有較小之殘磁電阻值，此時形狀異向性能的貢獻尚不足以使 樣品之磁易軸偏離於線之短軸；此範圍內之類別 C 系列樣品亦如是。樣品形狀 異向性由類別 B 進入 C 之過渡區間，其磁電阻曲線在殘磁態附近，逐漸回到類 別 C 之磁電阻形式。當 L/w＞100 時樣品磁性行為皆屬於類別 C，觀察室溫下外 加磁場平行樣品長軸之殘磁態的磁力影像掃描，發現屬於類別 C 之線長 21 微米 樣品內部磁區數量隨線寬漸少而增加，造成內部磁壁與電流之散射貢獻了較多比 例的磁電阻。因此，類別 C 樣品的高度形狀異向性及高磁壁電阻之貢獻導致具 有高長寬比的樣品，其殘磁電阻的再度上升。
考慮鎳平板線樣品雖具有高形狀異向性，其磁易軸卻在短軸的原因，應為一 遠高於形狀異向性能之能量主導項所造成；此主導項推論為鎳的晶格異向性或磁 彈異向性；後者為鎳平板線和SiN/Si基板間因晶格常數不同造成晶格錯位而產 生；而實驗中的鎳平板線為熱蒸鍍而成，應無晶格異向性之存在。未來可以高解 析度之X光譜分析，或穿透式電子顯微鏡觀察其晶格形態，或挑選和鎳晶格常數 較為接近之基板材料進行後續研究。
參考文獻
[1] L. Sun, Y. Hao, C.-L. Chien, and P. C. Searson, IBM J. Res. & Dev. 49, 79 (2005).
[2] A. Ahroni, J. Appl. Phys. 82, 1281 (1997).
[3] S. Goolaup, N. Singh, A. O. Adeyeye, V. Ng, and M. B. A. Jalil, Euro. Phys. J. B 44, 259 (2005).
[4] T. Y. Chung and S. Y. Hsu, J. Appl. Phys. 103, 07C506 (2008).
[5] J. E. Wegrowe, D. Kelly, A. Franck, S. E. Gilbert, and J. Ph. Ansermet, Phys. Rev.
Lett. 82, 3681 (1999).
[6] Y. Jaccard, Ph. Guittienne, D. Kelly, J. E. Wegrowe, and J. Ph. Ansermet, Phys.
Rev. B 62, 1141 (2000).
[7] K. H. Xue, G. P. Pan, M. H. Pan, M. Lu, and G. H. Wang, Superlattices and Microstructure 33, 119 (2003).
[8] S. Dubois, J. Colin, J. L. Duvail, and L. Piraux, Phys. Rev. B 61, 14315 (2000).
[9] L. Sun, P. C. Searsen, and C. L. Chien, Appl. Phys. Lett. 79, 4429 (2001).
[10] J. D. L. T. Medina, M. Darques, and L. Piraux, J. Phys. D: Appl. Phys. 41, 032008 (2008).
[11] J. Jorritsma and J. A. Mydosh, J. Appl. Phys. 84, 901 (1998).
[12] J. G. S. Duque, W. O. Rosa, W. C. Nunes, A. E. P. de Araujo, P. G. Pagliuso, L.
Cescato, M. Knobel, L. M. Socolovsky, and R. D. Zysler, J. Phys. D: Appl.
Phys. 43, 025001 (2010).
[13] C. L. Dennis, R. P. Borges, and L. D. Buda, J. Phys.: Condens. Matter 14, 1175 (2002).
[14] S. Thomas, F. Josef, K. J. Kirk, and J. N. Chapman, J. Magn. Magn. Mat. 175, 193 (1997).
[15] R. D. Gomez, T. V. Luu, A. O. Pak, K. J. Kirk, and J. N. Chapman, J. Appl.
Phys. 85, 6163 (1999).
[16] T. Y. Chung, Ph.D. Thesis, Natl. Chiao Tung University, Taiwan (2009).
[17] A. Aharoni, J. Appl. Phys. 63, 5879 (1988).
[18] C. A. F Vaz, M. Kläui, L. J. Heyderman, D. David, F. Nolting, and J. A. C.
Bland, Phys. Rev. B 72, 224426 (2005).
[19] X. Liu, J. N. Chapman, S. Mc Vitie, and C. D. W. Wilkinson, Appl. Phys. Lett.
84, 4406 (2004).
[20] W. F. Brown, Jr., Phys. Rev. 105, 1479 (1957).
[21] M. Kläui and C. A. F. Vaz, Magnetization Configurations and Reversal in Small Magnetic Element, Universiteit at Konstanz, Germany, 2007.
[22] C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Wiley and Sons, New Jersey, 2005.
[23] B. Leven and G. Dumpich, Phys. Rev. B 71, 64411 (2005).
[24] J. A. Osborn, Phys. Rev. 105, 1479 (1957).
[25] Y Rheem, B-Y Yoo, W. P. Beyermann, and N. V. Myung., Nanotechnology 18, 015202 (2007).
[26] O. S. Song, C. K. Kim, and R. C. O’Handley, J. Appl. Phys. 79, 3141 (1996).
[27] B. D. Cullity & C. D. Graham, Introduction to Magnetic Materials, 2nd Edition, Addison-Wesley, 1972.
[28] P.S. Liao, Master thesis, Natl. Chiao Tung University, Taiwan (2010).