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而在研究中也發現，透過氫氣的吸附，該結構的磁性訊號下降甚至趨近於 零(圖 1.3)，在 In-plane 方向的變化也發現隨著氫氣的壓力上升，其柯爾訊號減 弱，並且矯頑場也明顯變小。將氫氣進行脫附、回到真空後，可以看到磁滯曲 線如吸附氫氣前的樣子，由此可見，隨著氫氣吸附量的增加，很明顯可以觀察 到垂直方向自旋轉向的轉變(Spin-Reorientation Transition, SRT)，透過氫氣的脫 吸附循環實驗，發現其SRT 及 PMA 的可逆性8。
圖1.2 Pd/Co/Pd 三層膜在氫氣環境下磁滯曲線
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所以從先前的研究結果來看，鈀作為吸附氫氣的媒介，可以使的該結構具 氫儲存功能，而透過金屬鈀對氫氣的脫吸附，則能達到精化氫氣的效果。在層 間耦合效應(Interlayer exchange coupling)以及作為液晶顯示器的薄膜電晶體 (Thin-Film Transistor)等例子中亦可以觀察到氫氣效應下所發生的變化。層間耦 合效應(IEC)為本實驗重點之一，在下面小節將會接續說明。而在薄膜電晶體 (TFT)的例子中發現當在氫化效應的影響下，TFT 多樣特性會改變(如閾值電壓 會因為氫氣作用而下降)9。不僅上述例子，在能源、航太、醫學等方面也有許 多氫氣作用的應用例子，在目前的研究趨勢中氫氣作用仍值得繼續研究探討。
圖1.3 CoPd 合金在氫氣環境下的磁滯曲線8
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1-2 層間耦合(Interlayer coupling)
1983 年時，發現兩個鐵磁(Ferromagnetic)層中間隔一個非鐵磁
(nonferromagnetic)層時，這個結構下會產生一種磁性層間耦合，這耦合現象會 因為鐵磁層與非鐵磁層間的電子發生極化，以及強鐵磁層穿過間隔層的磁性變 化產生影響。P. Gruberg 的團隊在 1986 年發表了一篇關於層間耦合的研究，在 Fe/Cr/Fe 的系統中他們發現了反鐵磁層間交互耦合(antiferromagnetic interlayer exchange coupling)10。
透過實驗觀察，改變非鐵磁性中間隔層的厚度得到的振盪週期與
Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY)交互作用的理論一致。11,12這理論是以 Bloch 波函數為基底，因此僅適用於晶體(crystalline)系統。直到 1993 年，一些 實驗結果指出中間非鐵磁層的費米表面會決定整個系統結構的耦合週期。
圖1.4 Co/Cu/Co 多層膜交互耦合能與不同間隔層厚度關係圖13
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1991 年 Z. Celinski 和 B. Heinrich 的研究中，使用 MBE 在 Ag(001)基板上 製備三層膜結構，在兩層鐵層中分別以銅、鈀、銀、金作為中間間隔層，其中 圖1.5 即是 Fe/Pd/Fe 交互耦合能與厚度關係圖。在圖 1.5 中可以看到 Fe/Pd/Fe 的震盪週期，黑點和白點分別表示Fe/Pd/Fe 在 77K 和 293K 的溫度條件下進行 量測得到的結果。而在這篇研究中提到在Fe/Pd/Fe 這個系統中，只有在 Pd 厚 度4-11ML 時才會是鐵磁性交互耦合。右上圖所示的是 Fe (5.7 ML)/Pd (14 ML)/Fe (5 ML)的系統，而從這個磁滯曲線可以看到當 Pd=14 ML 時，此時是反 鐵磁交互耦合(Antiferromagnetic exchange coupling)
圖1.5 Fe/Pd/Fe 交互耦合能與厚度關係圖，右上圖為使用 SMOKE 量測 的磁滯曲線14
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近年來，在2015 J. Skoryna 團隊陸續發表的研究中15，發現Fe/V/Fe 的結 構可以清楚的觀察到也有雙磁滯曲線的現象，這研究中發現釩(Vanadium, V)也 能進行氫氣吸脫附實驗。當加入20mbar 的氫氣進行吸附後，可以從 VSM 的量 測結果觀察到慈智取線的變化。在這他們將兩個矯頑場定義為Hc1跟Hc2，我也 將這定義應用於我的研究。當外加一飽和磁場大於HC2時，此時矯頑場為HC1
的這個磁性層因為交互耦合力而成了逆磁性。
圖1.6 Fe/V/Fe 比較吸附氫氣前後的磁滯曲線15
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