第四章 實驗結果與討論
4.1 MCD 磁光訊號量測
由濺鍍所製作的樣品，前端測試不同的設置參數，由於各種靶材的狀態、
真空腔體內的配置、溫溼度、空氣品質等，皆可能影響當下製作薄膜的特性。
因此為了取得最佳的磁電漿子訊號，使用MCD 光譜儀可在製程當下以非破壞 性的方式量測，即時得到樣品的數據。
以左旋圓偏振光與右旋圓偏振照射碳/金多層膜，將可能引發磁電漿子訊號 的增強。為了證實碳與金的界面是否會造成磁電漿子訊號改變，以較高厚度條 件(2 nm/4 nm)製作了 Si/Au 與 C/Au 多層膜。由於 Si 只具有 sp3 軌域混成，而 非晶質碳則同時有sp3與sp2，預測C 上未鍵結電子，在與 Au 不連續多層膜的 界面上，可能引發一些交互作用的發生，促使原本磁電漿子訊號增強。C/Au 多 層膜因為本身不具有磁性，靠著金本身的電漿子訊號貢獻CD 值，量測到的磁 光訊號變化非常微小，圖譜跳動也較為劇烈，因此將MCD 圖表進行曲線平滑 化處理，以方便分析探討。
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第一部分多層膜製程採用的是Au 濺鍍 50W 功率進行薄膜成長，所形成 成的Au 為不連續的薄膜。經過快速熱退火後處理所量測的 MCD 光譜。
300 400 500 600 700 800
0 Si8-Au2 0.5T
300 400 500 600 700 800
0 Si8-Au4 0.5T
圖 4-1 (a)C 層 8 nm，Au 層 2nm，與同樣條件下，Si 去取代 Au，兩者在 MCD 光譜上的比較。(b) 將 Au 層增加為 4nm，與同樣條件的 Si 所做 的MCD 比較。
(a)
(b)
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300 400 500 600 700 800
0
24
300 400 500 600 700 800
0
300 400 500 600 700 800
-1
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Magnetic field (Tesla) C8-Au2 (580nm)
C8-Au4 (630nm)
圖 4-5 固定波長於樣品峰值位置隨磁場變化 M-CD 作圖。
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300 400 500 600 700 800
-1 C8-Au2 as-grown,0T
C8-Au2 annealing,0T C8-Au2 as-grown,0.8T C8-Au2 annealing,0.8T
圖 4-6 將 Au 2 nm 的樣品退火後，進行 MCD 量測，零場下可見到退火後的 樣品，CD 值呈現增強的現象。磁場增至 0.8T 後，仍可見到退火樣品 磁光強度有些微的增加。
300 400 500 600 700 800
-1 C8-Au4 as-grown,0T
C8-Au4 annealing,0T C8-Au4 as-grown,0.8T C8-Au4 annealing,0.8T
圖 4-7 Au 4 nm 退火樣品相較於未退火，MCD 值減低，這顯示出 Au 層厚度 可能過厚，退火後使得Au 不連續膜表面產生粒徑較小的奈米結構，
載子在表面的圓周運動半徑變小，導致磁電漿訊號的衰減。
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300 400 500 600 700 800
-5 C(8nm)-Au(0.1nm) 0T as-grown C(8nm)-Au(0.1nm) 0T annealing C(8nm)-Au(0.1nm) 0.8T as-grown C(8nm)-Au(0.1nm) 0.8T annealing
圖 4-8 Au 0.1nm 退火後，外加磁場 0.8T 後 CD 呈現明顯差異。
300 400 500 600 700 800
-8 C(8nm)-Au(0.2nm) 0T as-grown C(8nm)-Au(0.2nm) 0T annealing C(8nm)-Au(0.2nm) 0.8T as-grown C(8nm)-Au(0.2nm) 0.8T annealing
圖 4-9 Au 增為 0.2nm，磁光訊號整體更加穩定，隨著退火處理與外加磁場
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圖 4-10 樣品退火前後 MCD 訊號變化示意圖
根據文獻回顧1.3.1 的 MCD 磁圓偏振的磁電漿子原理。原本在未加磁場下 的樣品再左旋與右旋圓偏振光，照射在樣品上，有相同的載子環繞半徑，因此 得到相同的吸收差，如圖4-10(a)。在未退火的情況下，外加磁場磁場量測 MCD，隨著左右旋光半徑的增減，反映在 MCD 光譜上，如圖 4-10(b)。由圓偏 振光在磁場下造成的電漿子共振，故稱之為磁電漿子。再退火之後，金顆粒的 粒徑增加，在外加磁場下的載子環繞半徑有更大的差異，更大的環繞半徑導致 載子環繞頻率下降，在MCD 光譜上往高波長方向的位移，同時 MCD 峰值也有 顯著的上升。