鈷/鉑垂直磁化多層膜中結構對磁耦合及電性的影響 - 政大學術集成

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(1) . 國立政治大學理學院應用物理研究所碩士論文 Graduate Institute of Applied Physics, College of Science National Chengchi University Master Thesis. 鈷/鉑垂直磁化多層膜中結構對磁耦合及電性的影響政治. 大. 立 magnetic coupling and electric properties Influence of structure on. ‧ 國. 學. in cobalt/platinum multilayer with spontaneously. ‧. perpendicular-magnetization. n. er. io. sit. y. Nat. al. 曾嘉裕. i n C Chia-Yu h e n g Tseng chi U. v. 指導教授：李尚凡博士 Advisor：Shang-Fan Lee, Ph.D. 中華民國一○○年六月 June, 2011 .

(2) 中文摘要. 本論文主要在研究多層膜之垂直異向性結構組成及其介面特質，本實驗多層膜選取的材料為鐵磁性的鈷(Co)以及貴重金屬的鉑(Pt)，並利用濺鍍(Sputtering) 系統來製作(鈷/鉑)多層膜樣品，最初的實驗為尋找(鈷/鉑)多層膜結構組成最佳垂直易性發生之條件，所以分別變化鐵磁層鈷之厚度、一般金屬層鉑之厚度、(鈷/ 鉑)雙層層數及緩衝 buffer layer 層鉑之厚度，並利用震動樣品磁度儀(VSM)及超. 政治大 H 的關係，再由 M-H 圖進行判別其垂直異向性的程度。立. 導量子干涉儀(SQUIDE)分別量測垂直及平行磁場方向之磁化強度 M 對磁場 field. ‧ 國. 學. 在最初的實驗部分可了解如何得到最佳(鈷/鉑)垂直異向性多層膜之結構，並. ‧. 從中可得不同緩衝層鉑之厚度、(鈷/鉑)雙層層數及雙層內鉑之厚度的矯頑場有一. sit. y. Nat. 趨勢存在，於第二部分的實驗即利用這些矯頑場之趨勢來製作一系列產生巨磁效. al. er. io. 應之三層膜結構，其中的鐵磁層由(鈷/鉑)垂直異向性多層膜取代，並對此結構做. v. n. 一系列量測，利用震動樣品磁度儀(VSM)量測其磁化強度對磁場的關係、利用. Ch. engchi. i n U. LR700 系統及物理低溫量測系統(PPMS)量測其異常 Hall effect 霍爾效應(EHE)現象和電阻對磁場的關係，再將這一系列的量測結果分析其中被一般金屬層鉑所隔開的上下(鈷/鉑)垂直異向性多層膜之間耦合程度。. I.

(3) Abstract The topic of this thesis is about the property of the interface and structure in the multilayers with perpendicular anisotropy. The materials of this multilayers are ferromagnetic cobalt and platinum. We use sputtering system to fabricate cobalt/platinum multilayer with various thicknesses. The initial experiment is to search for the optimum condition that develop cobalt/platinum multilayer with perpendicular anisotropy. Then, the influenceof the buffer layer of platinum is studied.. 政治大 magnetometer to measure. We use Vibrating sample magnetometer (VSM) and superconducting quantum. 立. interference device (SQUID). the magnetization vs.. ‧ 國. 學. magnetic field relation by applied magnetic fields in both out of plane and in plane directions to distinguishe the degree of perpendicular anisotropy from the M-H. ‧. figures.. sit. y. Nat. From the initial experiments we can understand how to get the optimum structure. al. er. io. of cobalt/platinum perpendicular anisotrpy multilayer. There is a tendency exists in. v. n. the coercivity depending on different thicknesses of the ferromagnetic layer cobalt,. Ch. engchi. i n U. the normal noble platinum, the number of bilayers of cobalt/platinum, and the buffer layer of platinum. In the second part of this experiment we used the difference of coercivities to fabricate a series of trilayers structures that produce giant magnetoresistance effect. The individual ferromagnetic layer was cobalt/platinum perpendicular anisotropy multilayer. The structures was measured by VSM to study magnetization vs. field relation. A LR700 resistance bridge and a physical properties measurement system (PPMS) were used to measure the Anomalous Hall Effect (AHE) and resistant vs. field relation.. II.

(4) 目錄中文摘要........................................................................................................................ I 英文摘要...................................................................................................................... II 目錄...............................................................................................................................V 圖目錄..........................................................................................................................VI 表目錄.......................................................................................................................XIV 第一章緒論..................................................................................................................1 1-1 實驗動機...................................................................................................1. 政治大第二章原理介紹..........................................................................................................7 立. 1-2 垂直異向性發展.......................................................................................4. ‧ 國. 學. 2-1 磁性物質簡介...........................................................................................7 2-2 磁異向性簡介.........................................................................................18. ‧. 2-3 垂直異向性機制.....................................................................................29. sit. y. Nat. 2-4 巨磁阻效應..............................................................................................32. al. er. io. 第三章儀器設備與實驗原理....................................................................................39. v. n. 3-1 薄膜形成物理機制.................................................................................39. Ch. engchi. i n U. 3-2 濺鍍原理與技術.....................................................................................41 3-3 濺鍍製程設備系統.................................................................................47 3-4 膜後粗鍍儀(Alpha step profilometer)....................................................49 3-5 震動樣品磁度儀(Vibrating sample magnetometer)..............................50 3-6 四點量測法.............................................................................................51 第四章實驗數據與分析............................................................................................53 4-1 Bilayer 中 Co 厚度變化對(Co/Pt)多層膜之垂直異向性結構影響........55 4-2 Bilayer 中 Pt 厚度變化對(Co/Pt)多層膜之垂直異向性結構影響.........69 4-3 Bilayer(Co/Pt)層數變化對(Co/Pt)多層膜之垂直異向性結構影響......80 III.

(5) 4-4 Buffer layer Pt 厚度變化對(Co/Pt)多層膜之垂直異向性結構影響......96 4-5 Spacer Pt 厚度變化對(Co/Pt)多層膜之垂直式巨磁阻結構影響........108 4-6 Bilayer(Co/Pt)層數變化對(Co/Pt)多層膜之垂直式巨磁阻結構影響.... ................................................................................................................115 4-7 Bilayer(Co/Pt)中之 Pt 厚度對(Co/Pt)多層膜之垂直式巨磁阻結構影響.. ................................................................................................................120 4-8 Buffer layer Pt 厚度對(Co/Pt)多層膜之垂直式巨磁阻結構影響........123 第五章討論..............................................................................................................132. 政治大. 參考文獻：.................................................................................................................134. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. IV. i n U. v.

(6) 圖目錄圖2-1-1. (a)為NiFe薄膜翻轉時所產生vortex structure的MFM影像圖；(b)為不同尺寸Gd/FeCo垂直異向性薄膜反翻轉的MFM影像圖，圖中並沒有產生 vortex structure.............................................................................................3. 圖 1-2-1 不同 Co 層厚度之 Co/Pd 多層膜 VSM 量測結果，其中實線部分為垂直膜面加磁場，虛線部分為平行膜面加磁場................................................5 圖 1-2-2 圖 2-1-1. 政治大一軌道電子和一自旋電子之磁力矩...........................................................8 立垂直式自旋閥結構.......................................................................................5. 順磁性物質在無外加磁場與有外加磁場下之原子磁雙極組態...............9. 圖 2-1-3. 順磁性物質之磁化率與絕對溫度的關係...................................................9. ‧. ‧ 國. 學. 圖 2-1-2. 圖 2-1-4 反磁性物質再有無加磁場和有外加磁場下之原子磁雙極組態，在無外. sit. y. Nat. 加磁場，無雙極存在；再出現外加磁場，雙極產生並與外加磁場方向. er. al. v. 反性物質之磁化率與絕對溫度的關係.....................................................10. n. 圖 2-1-5. io. 排列成相反方向........................................................................................10. Ch. engchi. i n U. 圖 2-1-6 鐵磁物質其原子磁雙極共同排列之示意圖，此種排列即使在無外加磁場之下亦將存在........................................................................................11 圖 2-1-7 在鐵磁性物質中磁區示意圖。在每個磁區內，所有磁矩排成列，而其排列方向由一磁區到另外磁域會有變化................................................12 圖 2-1-8. 通過磁區壁磁磁矩方為連續變化.............................................................13. 圖 2-1-9. 鐵性物質之磁化率與絕對溫度的關係.....................................................14. 圖 2-1-10. 鐵磁性物質之磁滯曲線...........................................................................14. 圖 2-1-11. 反鐵磁氧化之磁矩反平行排列示意圖...................................................15. 圖 2-1-12. 反鐵性物質之磁化率與絕對溫度的關係...............................................16 V.

(7) 圖 2-1-13. 亞鐵磁物質之磁矩排列示意圖...............................................................17. 圖 2-1-14. 亞鐵性物質之磁化率與絕對溫度的關係...............................................17. 圖 2-2-1 磁場由零至飽和磁化 Ms 所做之功..........................................................19 圖 2-2-2 自旋-晶格-軌道作用關係示意圖..............................................................20 圖 2-2-3 單晶之 Fe 於不晶軸之磁化曲線...............................................................21 圖 2-2-4 單晶之 Ni 於不晶軸之磁化曲線...............................................................22 圖 2-2-5. Co 的單晶晶體在不同晶軸方向之磁化曲線............................................23. 圖 2-2-6. 單軸晶體之磁區結構.................................................................................24. 治政大移除外加磁場後，棒狀磁鐵內部與外部的磁力線分佈.........................26 立. 圖 2-2-7 所有可能之 K1 和 K2 值與易磁化方向關係圖..........................................25 圖 2-2-8. 橢圓球體.....................................................................................................27. 圖 2-2-9. 等向磁致伸縮單位立方體.........................................................................28. ‧ 國. 學. 圖 2-2-9. ‧. 圖 2-3-1 此圖為多層膜 Co/Pd，取自於 den Broeder et al (1991).........................29. y. Nat. 圖 2-3-2 磁性層 Co 之平均應力與其厚度關係圖...................................................30. 圖 2-4-3. er. Fe/Cr 多層膜於 4.2K 中其磁阻變化率.....................................................32. al. v i n 鐵磁性金屬與一般金屬再負米能階之電子密度圖.................................33 Ch engchi U n. 圖 2-4-2. io. 圖 2-4-1. sit. 圖 2-3-3 磁性層 Co 之應變量 λ111 與其厚度關係圖................................................30. (a)電流通過磁化方向呈平行態時；(b) 電流通過磁化方向呈反平行態. 時................................................................................................................34 圖 2-4-4. 自旋閥基本薄膜結構.................................................................................35. 圖 2-4-5 隨著 Cu 的厚度變化而呈現鐵磁耦合與反鐵磁耦合之交互震盪...........36 圖 2-4-6 自旋閥之 M-H 與 R-H 曲線.......................................................................37 圖 2-4-7. 自旋極化電流對自由層磁化方向的影響.................................................38. 圖 3-1-1. 薄膜成長之過程示意圖.............................................................................40. 圖3-1-2 成核過程，左圖剛開始有原子到達表面，還在遷移或是吸解；右圖來越多原子抵達基板，成核機制開始形成................................................41 VI.

(8) 圖 3-1-3 薄膜成長方式，(a)層狀成長；(b)層狀與島狀混合形態；(c)島嶼成長.....42 圖 3-2-1. 一般濺鍍與磁控濺鍍示意圖.....................................................................45. 圖 3-2-2. 磁性靶材與一般靶材濺鍍鎗差異.............................................................45. 圖 3-3-1 濺鍍製程設備系統(I)圖.............................................................................46 圖 3-3-2 濺鍍製程設備系統(II)圖...........................................................................47 圖 3-5-1. Laser 定位，Profilometer 原理示意圖....................................................49. 圖 3-6-1 VSM 之示意圖...........................................................................................50 圖 3-7-1. 四點量測之導線黏接方式.........................................................................51. 圖 3-7-2. 治政大 Co/Pt 多層膜結構示意圖..............................................................................53 立. 圖 4-2. 利用 Co/Pt 多層膜製作三明治結構示意圖..................................................54. 學. ‧ 國. 圖 4-1. 四點量測電路接線圖.................................................................................51. 圖 4-1-1 垂直異向性(Co/Pt)多層膜結構中 Co 層厚度變化...................................55 (a) Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(3.6Å)/Pt(24Å)/Co(3.6Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測. ‧. 圖 4-1-2. y. Nat. M-H curve，藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水. er. io. (a) Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(4.8Å)/Pt(24Å)/Co(4.8Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測. al. v i n M-H curve，藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水 Ch engchi U n. 圖 4-1-3. sit. 平磁場下量測；(b)為左圖之放大............................................................56. 平磁場下量測；(b)為左圖之放大.............................................................57 圖 4-1-4. (a) Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(6Å)/Pt(24Å)/Co(6Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve，藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)為左圖之放大.............................................................58. 圖 4-1-5. (a) Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(7.2Å)/Pt(24Å)/Co(7.2Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve，藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)為左圖之放大.............................................................59. 圖 4-1-6. (a) Pt(276Å) /Pt(24Å)/Co(8.4Å)/Pt(24Å)/Co(8.4Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve，藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水 VII.

(9) 平磁場下量測；(b)為左圖之放大.............................................................60 圖 4-1-7. (a) Pt(276Å) /Pt(24Å)/Co(9.6Å)/Pt(24Å)/Co(9.6Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve，藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)為左圖之放大.............................................................61. 圖 4-1-8. (a) Pt(276Å) /Pt(24Å)/Co(10.8Å)/Pt(24Å)/Co(10.8Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve，藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)為左圖之放大.....................................................62. 圖 4-1-9. (a) Pt(276Å) /Pt(24Å)/Co(12Å)/Pt(24Å)/Co(12Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測. 治政大平磁場下量測；(b)為左圖之放大.............................................................63 立 M-H curve，藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水. 圖 4-1-10 當 Co 層厚度越大，其磁化易軸傾向於平行膜面方向...........................64. ‧ 國. 學. 圖 4-1-11 (a) Pt(300Å)/Co(XÅ)/Pt(24Å)/Co(XÅ)/Pt(54Å)在外加垂直磁場量測下. ‧. 之 M-H curve；(b)則為左圖之放大.........................................................65. y. Nat. 圖 4-1-12 (a) Pt(300Å)/Co(XÅ)/Pt(24 Å)/Co(XÅ)/Pt(54Å)在外加水平磁場量測下. er. io. sit. 之 M-H curve；(b)則為左圖之放大.........................................................65 圖 4-1-13 Pt(300Å)/Co(XÅ)/Pt(24Å)/Co(XÅ)/Pt(54Å)在外加垂直磁場下，Co 層. al. n. v i n 厚度對(a)矯頑場(b)飽和磁化量(c)方正性作圖....................................66 Ch engchi U. 圖 4-1-14 Pt(300Å)/Co(XÅ)/Pt(24 Å)/Co(XÅ)/Pt(54Å)在外加水平磁場下，Co 層厚度對(a)矯頑場(b)飽和磁化量(c)方正性作圖....................................67 圖 4-2-1. Pt 層厚度變化之垂直異向性結構............................................................69. 圖 4-2-2. (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(6Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測(b)則為左圖之放大...................................................................70. 圖 4-2-3. (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(12Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測(b)則為左圖之放大...................................................................71 VIII.

(10) 圖 4-2-4. (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(18Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測(b)則為左圖之放大...................................................................72. 圖 4-2-5. (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測(b)則為左圖之放大...................................................................73. 圖 4-2-6. (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(30Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁. 治政大 (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(36Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H 立. 場下量測(b)則為左圖之放大...................................................................74. 圖 4-2-7. curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁. ‧ 國. 學. 場下量測(b)則為左圖之放大...................................................................75 (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(ρPt)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)在外加垂直場下之. ‧. 圖 4-2-8. io. sit. (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(ρPt)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)在外加平行磁場下之. er. 圖 4-2-9. y. Nat. M-H curve； (b)則為左圖之放大.............................................................76. M-H curve； (b)則為左圖之放大.............................................................76. al. n. v i n Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(ρ C h )/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)在外加垂直磁場下， engchi U. 圖 4-2-10. Pt. 厚度 ρPt 對(a)矯頑場(b)飽和磁化量(c)方正性作圖.................................77 圖 4-2-11 Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(ρPt)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)在外加水平磁場下，厚度 ρPt 對(a)矯頑場(b)飽和磁化量(c)方正性作圖.................................78 圖 4-2-12 外加垂直場量測[Co/Pt]N 多層膜之 FMR 圖...........................................79 圖 4-3-1. Bilayer(Co/Pt)層數變化之垂直異向性結構.............................................80. 圖 4-3-2. (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大...................................................................................81. 圖 4-3-3. (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*3/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍 IX.

(11) 色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大...................................................................................82 圖 4-3-4. (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*4/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大...................................................................................83. 圖 4-2-5. (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*5/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大...................................................................................84. 圖 4-3-6. 治政大色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測立. (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*6/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍. ；(b)則為左圖之放大...................................................................................85. ‧ 國. 學. 圖 4-3-7. (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*7/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍. ‧. 色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測. io. y. sit. (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*8/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍. er. 圖 4-3-8. Nat. ；(b)則為左圖之放大...................................................................................86. 色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測. al. n. v i n ；(b)則為左圖之放大..................................................................................87 Ch engchi U. 圖 4-3-9. (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*9/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測. ；(b)則為左圖之放大..................................................................................88 圖 4-3-10 (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*10/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大.............................................................................89 圖 4-2-11 (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*11/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大............................................................................90 X.

(12) 圖 4-3-12 (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*N/Pt(54Å)在外加垂直磁場下之 M-H curve； (b)則為左圖之放大...........................................................91 圖 4-3-13 (a) Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*N/Pt(54Å)在外加水平磁場下之 M-H curve； (b)則為左圖之放大...........................................................91 圖 4-3-14 Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*N/Pt(54Å)在外加垂直磁場下，Bilayer 層數對(a)矯頑場(b)飽和磁化量(c)方正性作圖......................................92 圖 4-3-15 Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*N/Pt(54Å)在外加水平磁場下，Bilayer 層數對(a)矯頑場(b)飽和磁化量(c)方正性作圖......................................93. 治政大緩衝層(Buffer layer) 厚度變化之垂直異向性結構.................................96 立. 圖 4-3-16 Bilayer 層數變化與內部磁區結構關係圖..............................................94. 圖 4-4-2. (a) Pt(0Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. 學. ‧ 國. 圖 4-4-1. curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁. (a) Pt(30Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. y. Nat. 圖 4-4-3. ‧. 場下量測；(b)則為左圖之放大.................................................................97. er. io. sit. curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大.................................................................98. al. n. v i n (a) Pt(60Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H Ch engchi U. 圖 4-4-4. curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大.................................................................99. 圖 4-4-5. (a) Pt(120Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大...............................................................100. 圖 4-4-6. (a) Pt(240Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大...............................................................101. 圖 4-4-7. (a) Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H XI.

(13) curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大...............................................................102 圖 4-4-8. (a) Pt(480Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve；藍色曲線為在外加垂直磁場下量測，黑色曲線則為外加水平磁場下量測；(b)則為左圖之放大...............................................................103. 圖 4-4-9. (a) Pt(XÅ)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)在外加垂直磁場下之 M-H curve； (b)則為左圖之放大.......................................................104. 圖 4-4-10 (a) Pt(XÅ)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)在外加水平磁場下. 治政大 Pt(XÅ)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)在外加垂直磁場下，立. 之 M-H curve； (b)則為左圖之放大.....................................................104. 圖 4-4-11. 緩衝層 Pt 厚度變化對(a)矯頑場(b)飽和磁化量(c)方正性作圖..........105. ‧ 國. 學. 圖 4-4-12 Pt(XÅ)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)在外加水平磁場下，. ‧. 緩衝層 Pt 厚度變化對(a)矯頑場(b)飽和磁化量(c)方正性作圖..........106. y. Nat. 圖 4-5-1 間隔層(Spacer)厚度變化之垂直異向性巨磁阻結構.............................108. 圖 4-5-3. (a) Spacer 為 48 Å 時，M-H curve 與 R-H curve 之比較；. 圖 4-6-1. Bilayer(Co/Pt)層數變化之垂直式巨磁阻結構.......................................115. 圖 4-6-2. (a) 量測 R-H curve 之接法；(b) 量測 EHE 之接法...............................116. 圖 4-6-3. Pt(180A)/[Pt(6A)/Co(5A)]1/Pt(60A)/[Pt(6A)/Co(5A)]N/Pt(30A), (a)-(d)為. er. sit. (a)-(k)為不同 Spacer 厚度之 M-H curve..................................................112. io. 圖 4-5-2. al. n. v i n (b) Spacer 為 78 Å 時C ，M-H curve 與 R-H curve 之比較..........................113 hengchi U. M-H curve；(e)-(h)為 EHE 量測結果......................................................117 圖 4-6-4. (a) Pt(180A)/[Pt(6A)/Co(5A)]1/Pt(60A)/[Pt(6A)/Co(5A)]N/Pt(30A)於外加垂直磁場量測下之 M-H curve； (b)則為左圖之放大...........................118. 圖 4-6-5. (a) Pt(180A)/[Pt(6A)/Co(5A)]1/Pt(60A)/[Pt(6A)/Co(5A)]N/Pt(30A) 於外加垂直磁場量測下之 EHE curve； (b)則為左圖之放大.......................118. 圖 4-6-6. Pt(180A)/[Pt(6A)/Co(5A)]1/Pt(60A)/[Pt(6A)/Co(5A)]3/Pt(30A)於外加垂 XII.

(14) 直磁場量測下之 M-H curve 與 R-H curve..............................................119 圖 4-7-1. Pt(180Å)/[Pt(48 Å)/Co(4.8Å)]3/Pt(60 Å)/[Pt(XÅ)/Co(4.8Å)]3, (a)-(d)為 M-H curve；(e)-(h)為 EHE 量測結果......................................................122. 圖 4-8-1 Buffer 厚度變化之垂直式巨磁阻結構....................................................123 圖 4-8-2 Buffer 厚度變化之垂直式巨磁阻結構....................................................124 圖 4-8-3. Pt(XÅ)/[Pt(6Å)/Co(5Å)]1/Pt(60Å)/[Pt(6Å)/Co(5Å)]3/Pt(30Å) 在外加垂直磁場量測下之 M-H curve. ......................................................................125. 圖 4-8-4. Pt(XÅ)/[Pt(6Å)/Co(5Å)]1/Pt(60Å)/[Pt(6Å)/Co(5Å)]3/Pt(30Å) 在外加垂直. 圖 4-8-5. 治政大 /Pt(30Å) 在外加垂直 Pt(XÅ)/[Pt(6Å)/Co(5Å)] /Pt(60Å)/[Pt(6Å)/Co(5Å)] 立. 磁場量測下之 EHE curve. ......................................................................126 3. 1. 磁場量測下之 M-H curve. ......................................................................128. ‧ 國. 學. 圖 4-8-6. Pt(XÅ)/[Pt(6Å)/Co(5Å)]3/Pt(60Å)/[Pt(6Å)/Co(5Å)]1/Pt(30Å) 在外加垂直. Pt(60Å)/[Pt(6Å)/Co(5Å)]1/Pt(60Å)/[Pt(6Å)/Co(5Å)]3/Pt(30Å)之 R-H 關. y. Nat. io. sit. 係. ............................................................................................................130. n. al. er. 圖 4-8-7. ‧. 磁場量測下之 EHE curve. ......................................................................129. Ch. engchi. XIII. i n U. v.

(15) 表目錄表 2-2-1 於立方晶體中，不同方向上之磁晶異向能.............................................21 表 2-2-2 立方晶磁化難易方向與 K1、K2 之關係...................................................23 表 4-1-1. Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(3.6Å)/Pt(24Å)/Co(3.6Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料............................................................................................56. 表 4-1-2. 政治大 curve 的矯頑場立 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品. Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(4.8Å)/Pt(24Å)/Co(4.8Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. ‧ 國. 表 4-1-3. 學. 尺寸大小資料............................................................................................57 Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(6Å)/Pt(24Å)/Co(6Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. ‧. curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品. y. sit. al. er. Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(7.2Å)/Pt(24Å)/Co(7.2Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. io. 表 4-1-4. Nat. 尺寸大小資料............................................................................................58. v. n. curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品. Ch. engchi. i n U. 尺寸大小資料............................................................................................59 表 4-1-5. Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(8.4Å)/Pt(24Å)/Co(8.4Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料............................................................................................60. 表 4-1-6. Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(9.6Å)/Pt(24Å)/Co(9.6Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料............................................................................................61. 表 4-1-7. Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(10.8Å)/Pt(24Å)/Co(10.8Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms XIV.

(16) 及樣品尺寸大小資料................................................................................62 表 4-1-8. Pt(276Å)/Pt(24Å)/Co(12Å)/Pt(24Å)/Co(12Å)/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料............................................................................................63. 表 4-2-1. Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(6Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料........................................................................................70. 表 4-2-2. Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(12Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. 治政大品尺寸大小資料........................................................................................71 立. curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣. Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(18Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. 學. ‧ 國. 表 4-2-3. curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣. Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. y. Nat. 表 4-2-4. ‧. 品尺寸大小資料........................................................................................72. er. io. sit. curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料........................................................................................73. al. n. v i n Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(30Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H Ch engchi U. 表 4-2-5. curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料........................................................................................74. 表 4-2-6. Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(36Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料........................................................................................75. 表 4-3-1. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料................................................................................................................81. 表 4-3-2. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*3/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑 XV.

(17) 場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料.. .............................................................................................................82 表 4-3-3. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*4/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料................................................................................................................83. 表 4-2-4. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*5/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料................................................................................................................84. 表 4-3-5. 治政場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ大 = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資立. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*6/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑. 料................................................................................................................85. ‧ 國. 學. 表 4-3-6. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*7/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑. ‧. 場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資. io. y. sit. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*8/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑. er. 表 4-3-7. Nat. 料................................................................................................................86. 場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資. al. n. v i n 料................................................................................................................87 Ch engchi U. 表 4-3-8. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*9/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料................................................................................................................88. 表 4-3-9. Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*10/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料............................................................................................................89. 表 4-2-10 Pt(276Å) /[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*11/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料............................................................................................................90 XVI.

(18) 表 4-4-1. Pt(0Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料....................................................................................................97. 表 4-4-2. Pt(30Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料....................................................................................................98. 表 4-4-3. Pt(60Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸. 治政大 VSM 量測 M-H Pt(120Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之立. 大小資料....................................................................................................99. 表 4-4-4. curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣. ‧ 國. 學. 品尺寸大小資料......................................................................................100 Pt(240Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. ‧. 表 4-4-5. y. Nat. curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣. er. io. Pt(300Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H. al. v i n curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣 Ch engchi U n. 表 4-4-6. sit. 品尺寸大小資料......................................................................................101. 品尺寸大小資料......................................................................................102 表 4-4-7. Pt(480Å)/Co(4.8Å)/[Pt(24Å)/Co(4.8Å)]*2/Pt(54Å)之 VSM 量測 M-H curve 的矯頑場 Hc、飽和磁化量 Ms、殘磁化量 Mr、γ = Mr/Ms 及樣品尺寸大小資料......................................................................................103. XVII.

(19) ಃ΋ക ᆣፕ 1-1 ჴᡍ୏ᐒ. ΒΜШइаٰࣽ‫זޑמ‬ೲ຾‫؁‬ᆶႝတၗૻࣽᏢว৖Ԗ๱ஏόёϩϐᜢ߯Ǵҗ ‫ࢂځ‬ӧၗ਑ᓯӸ൞ϟ΢΋‫ޔ‬όᘐԖख़εϐँઇǴ೭٤ख़εँઇёᘜф‫ܭ‬ᅶ‫׷܄‬਑ ‫ޑ‬ว৖Ǵ‫܌‬аࣴวଯஏࡋЪᛙ‫ۓ‬ϐᓯӸ൞ϟࢂѸฅ‫ޑ‬΋ঁᖿ༈Ƕӣ៝а۳‫ޑ‬ᅶ‫܄‬ ‫׷‬਑‫ޑ‬ว৖ўǴёவന߃‫ޑ‬ᅶߔਏᔈ(Magneto-resistance, MR )೏ว౜ᇥଆǴᅶߔ. 政治大 ᢀჸ៓‫ᙻک‬฻ߎឦ‫ޑ‬ႝߔॶǴว౜ӵ݀ࢬၸ៓‫ޑᙻک‬ႝࢬБӛᆶᅶ൑Бӛ΋ठ‫ޑ‬ 立. ೭΋Ӝຒࢂ‫ܭ‬1987ԃम୯‫ޑ‬໒ᅟЎᏌᕄ(চӜ࠶༹·෯‫ۅ‬හ)ӧԖѦуᅶ൑ᡂϯΠǴ. ‧ 國. 學. ၉Ǵ៓‫ᙻک‬ϐႝߔॶ཮ᡂλǹӵ݀ႝࢬБӛᆶᅶ൑ࠟ‫ޑޔ‬၉Ǵٗሶႝߔ൩཮ቚεǴ Ⴝ೭ᅿ཮ᒿࡼуᅶ൑БӛԶᡂϯ‫ځ‬ႝߔॶ‫ޑ‬౜ຝ೏ᆀࣁ౦ӛ‫܄‬ᅶߔȐAnisotropic. ‧. magnetoresistance, AMRȑǶႽࢂа۳‫܌‬٬Ҕᒵॣ஥‫ࢂ܈‬եஏࡋᅶइᒵ൞ᡏ‫ޑ‬᠐. sit. y. Nat. ‫ڗ‬གᔈԄᅶᓐ΢аϷR. P. Hunt฻Γ[1]‫ܭ‬1971ԃճҔ៓ᙻӝߎ(Permalloy)଺рᅶ. al. er. io. ߔ᠐‫ڗ‬ᓐȐMagneto-resistive HeadȑǴ֡௦Ҕ౦ӛ‫܄‬ᅶߔਏᔈǴՠӢࣁӧᅶ൑բ. v. n. ҔΠ‫ځ‬ႝߔॶ‫ޑ‬ᡂϯ౗೯தϟӧ1%‫ډ‬3%ϐ໔Ǵ‫܌‬аज़‫ڋ‬Α۳ၨଯஏࡋᅶइᒵ᠐ ‫ޑڗ‬ว৖Ƕ. Ch. engchi. i n U. ‫ډޔ‬1988ԃҗ‫ݤ‬୯‫ނ‬౛Ꮲৎߓᅟ‫ن‬Ƿ຤ᅟ(Albert Fert)ᆶቺ୯‫ނ‬౛Ꮲৎ۶ளǷ ਱݅‫ن‬਱ᅟ(Peter Gruenberg)ϩձӧեྕᕉნΠϐ៓/ሐӭቫጢ‫س‬಍ኬࠔύว౜Α Ѯᅶߔ(Giant magnetoresistance, GMR)ਏᔈ[2][3]ǴԜ౜ຝ‫ޑ‬ว౜ΨསҢ๱Ծ௽ႝ ηᏢ‫ٰډޑ‬ǶԶߓᅟ‫ن‬Ƿ຤ᅟ྽ਔว౜‫ޑ‬Ѯᅶߔਏᔈ౜ຝǴᗨฅ‫ڀ‬Ԗଯၲ50%‫ޑ‬ ᅶߔᡂϯ౗Ǵόၸࢂӧᇻե‫ޑྕ࠻ܭ‬եྕᕉნΠωૈᢀჸள‫ډ‬ǴԶ੿҅ᏤठѮᅶ ߔ‫ँޑ‬ઇ‫܄‬ᔈҔǴ߾ᔈӣਝ‫ܭ‬1994ԃǴ୯ሞ୘཰ᐒᏔԖज़ϦȐInternationalBusiness Machines CorporationǴIBMȑ‫ޑ‬΋ՏπำৣǴථკᅟ੝·‫(ߎۦ‬Stuart Parkin)ว৖Α ΋঺ᇙբ‫ೌמ‬Ǵ‫ྕ࠻ܭ‬Πჴ౜ΑѮᅶߔਏᔈǴЪёӧၨλᅶ൑Π൩ૈ୼‫ڀ‬ഢଯ௵ 1.

(20) གᅶߔᡂϯǴ٬ளѮᅶߔਏᔈၮҔ‫ܭ‬ଯஏࡋᅶ૶ᒵ᠐‫ڗ‬ᅶᓐ΢ǴԜࡕߡԖ‫׳‬ӭ‫ޑ‬ ࣴ‫׫ز‬Ε‫ܭ‬ᅶߔ‫ޑ‬ᔈҔ΢Ǵ٠‫ܭ‬1997 ԃIBM҅Ԅ௢р୘཰ϯౢࠔࡕǴճҔѮᅶ ߔਏᔈᇙբ‫ޑ‬᠐ቪᓐΨࡐ‫ז‬Ӧᡂԋࣁฯᅷ‫س‬಍‫ޑ‬኱ྗଛഢǴѮᅶߔ᠐‫ڗ‬ᓐε൯ග ϲฯᅷ‫ޑ‬ᓯӸ‫ૈ܄‬ǴӵϞฯᅷ৒ໆςၲ‫ډ‬ԭGbit/in2а΢Ƕ வന߃‫ޑ‬Ѯᅶߔ‫ޑ‬ว౜‫ډ‬Parkin฻Γࣴ‫ز‬Ӛᅿόӕ៓ᅶ‫ߎ܄‬ឦᆶ‫ځ‬д΋૓ ߎឦϐፄӝ‫׷‬਑[4][5]‫ک‬ว߄‫ޑ‬Ծ௽ሚ่ᄬǴ೿ࢂࣁΑගଯ‫ځ‬ᔈҔ‫܄‬Ǵ‫܌‬аӧ‫ׯ‬ ‫่ؼ‬ᄬಔԋ΢໒‫ۈ‬ᡉளख़ाǴ‫ࢂܭ‬ӧ1995ԃMoodera฻Γගрёε൯ගϲᅶߔᡂ ϯ౗‫ޑ‬ᅶऀᒾϟय़(MagneticTunneling JunctionǴMTJ)่ᄬǴЬाஒѮᅶߔਏᔈϐ. 治政大 TMR)ਏᔈ[6]ǶࣗԿ‫ډ‬வচӃሡाճҔᅶ൑ٰᙌᙯᅶ୔‫ޑ‬᠐‫ڗ‬ᐒ‫ڋ‬Ǵ຾Զᄽᡂࣁ 立. ่ᄬύߚᅶ‫ߎ܄‬ឦቫҗ๊ጔቫжඹǴ຾Զౢғऀᒾᅶߔ(Tunnel MagnetoresistanceǴ. ‫ޔ‬ௗаႝࢬБԄٰ០୏ᅶ୔ᙌᙯǴ೭൩ࢂ‫܌‬ᒏ‫ޑ‬Ծ௽໺ᒡᙌᙯᐒ‫(ڋ‬spin-transfer. ‧ 國. 學. switch)ǴՠԜᐒ‫ڋ‬Ҟ߻ۘԖ‫ٿ‬εᜤᚒ໪ँઇǴϩձࢂቪΕႝࢬஏࡋ(Current density). ‧. ሡफ़Կ1x106A/cm2аΠ‫ک‬ගଯ᠐‫ૻڗ‬ဦаቚу᠐‫ڗ‬ೲࡋǶࣁΑլܺа΢ϐᜤᚒǴ. io. er. ගଯǴӢԶၲԋफ़եᙌᙯႝࢬஏࡋҞ‫[ޑ‬7]Ƕ. sit. y. Nat. ςԖࣴ‫ز‬ი໗ගрճҔΓπϸ៓ᅶቫжඹԾҗቫǴஒё٬Ծ௽ႝηࢬ೏ཱུϯК౗. а΢‫௶܌‬ॊϐճҔѮᅶߔਏᔈ‫܌‬ள‫ޑډ‬ϡҹϣϐ៓ᅶቫᅶϯБӛࣣࣁѳՉ. al. n. v i n ጢय़(In plane)Ǵ٠ӧᒿਔ໔ว৖߈යΨၶ‫ډ‬΋ঁख़ε‫ޑ‬౟ᓍǴ྽ϡҹЁκຫ଺ຫ Ch engchi U λਔ৒ܰ‫׎‬ԋ࠾ഈᅶ୔ϐ౜ຝǴջϡҹϣϐ៓ᅶቫ‫׎‬ԋ෮௽‫ރ‬ᅶ୔(Vortex. structure)Ǵӵკ2-1-1‫܌‬ҢǴ೷ԋόᛙ‫ޑۓ‬ϸᙯ൑ǴԜୢᚒ‫ޑ‬ౢғߡԖࣴ‫ز‬ი໗ග рճҔ‫ރ׎‬౦ӛ‫ࢂ܈܄‬ᙖҗRKKYਏᔈᇙբΓπϸ៓ᅶቫٰլܺԜୢᚒǴΨԖࣴ ‫ز‬ი໗གྷᙖ๱‫ׯ‬ᡂᖓጢ่ᄬ‫ک‬ᅶ‫׷܄‬਑೽ϩǴႽࢂHideaki Fukuzawa[8]ǵ Chunghee Nam[9]‫ک‬Xilin Peng[10]฻Γࣣගраႝࢬ߳ज़‫ٰۺཷޑ‬ගϲᅶߔᡂϯ ౗ǹՠ‫ׯ‬๓ำࡋ٠ߚӵႣය‫܌‬གྷǶ җ‫߈ܭ‬൳ԃٰǴ೚ӭࣴ‫ز‬ი໗ว౜ӧႃ/⑵(Co/Pd)ǵႃ/ႌ(Co/Pt)Ϸ⯐/៓ (Tb/Fe)΢Ǵ೿‫ڀ‬ഢΑόᒱ‫ޔࠟޑ‬౦ӛ‫(܄‬Perpendicular anositropy)ϐ੝‫܄‬Ǵ‫܌‬аᆶ ‫ځ‬೛ी΋٤ፄᚇ‫่ޑ‬ᄬБ‫ݤ‬ှ،࠾ഈᅶ୔ୢᚒǴ‫ډ‬όӵஒа۳ᒧҔϐᅶϯБӛࣁ 2.

(21) ѳՉጢय़‫៓ޑ‬ᅶቫ‫ׯ‬ҔᅶϯБӛࣁࠟ‫ޔ‬ጢय़(Out of plane)‫៓ޑ‬ᅶቫٰ‫ڗ‬жǴԜό ໻ё‫ֹׯ‬ӄ‫ׯ‬๓࠾ഈᅶ୔ୢᚒǴӢࠟ‫ޔ‬౦ӛ‫܄‬ϐ៓ᅶቫ‫ܭ‬ԛ༾ԯЁࡋΠࣁൂ΋ᅶ ୔(Single domain)Ǵӵკ2-1-1‫܌‬ҢǹЪӧԾ௽໺ᒡᙌᙯᐒ‫ڋ‬΢ǴΨ൩ࢂԖշ‫ܭ‬फ़ եаႝࢬБԄٰ០୏ᅶ୔ᙌᙯϐႝࢬஏࡋǶ. 政治大. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. კ2-1-1. Ch. engchi. i n U. v. (a)ࣁNiFeᖓጢᙌᙯਔ‫܌‬ౢғvortex structure‫ޑ‬MFMቹႽკǹ(b)ࣁόӕ ЁκGd/FeCoࠟ‫ޔ‬౦ӛ‫܄‬ᖓጢϸᙌᙯ‫ޑ‬MFMቹႽკǴკύ٠ؒԖౢғ vortex structure [11]. 3.

(22) 1-2 ࠟ‫ޔ‬౦ӛ‫܄‬ᐕўᙁϟ. ߈൳Μԃٰҗ‫ܭ‬ຬଯ੿‫זޑೌמޜ‬ೲว৖ϷԋዕǴ٬ளᖓጢࠆࡋёຫ଺ຫᖓǴ ‫܌‬аӧᅶ‫܄‬ӭቫጢ่ᄬ‫زࣴޑ‬ΨຫٰຫӭǴ‫ځ‬ύԖ΋ঁ዗ߐϐࣴ‫ز‬ჹຝǴջࣁ Co/Pt ӭቫጢ่ᄬǴӢࣁԜ่ᄬ‫ڀ‬Ԗࡐӳ‫ޔࠟޑ‬౦ӛ‫܄‬ϐ‫ނ‬౛‫܄‬፦Ǵ٠ЪԜ‫ނ‬౛ ‫܄‬፦Ԗࡐଯ‫ޑ‬ᔈҔሽॶӸӧǴ‫܌‬аӧԜӃჹԜ‫ނ‬౛‫܄‬፦‫ޑ‬ᐕўว৖բ΋ঁᙁൂ‫ޑ‬ ϟಏǶ ‫ܭ‬ӧ 1954 ԃ N’eel ගрΑ΋ᅿ߻‫܌‬҂Ԗ‫ޑ‬ᢀ‫[ۺ‬12]Ǵࡰрᖓጢ໔ϐ߄य़‫ࢂ܈‬. 治政大 ‫׷‬όӕ‫ޑ‬ᅶ౦ӛ‫܄‬ӸӧǴ٠ஒ߄य़‫ࢂ܈‬ϟय़ߕ߈ౢғϐᅶ౦ӛ‫܄‬ᆀ଺ϟय़౦ӛ‫܄‬ 立 ϟय़ߕ߈‫ޑ‬ჹᆀ੝‫܄‬ᇻե‫ܭ‬༧‫׷‬ϣ೽Ǵ‫܌‬аᇡࣁ߄य़‫ࢂ܈‬ϟय़ߕ߈ᔈ၀཮Ԗᆶ༧. (Interface anisotropy)‫߄ࢂޣ܈‬य़౦ӛ‫(܄‬Surface anisotropy)Ǵ྽ਔԜᅿᢀ‫ۺ‬٠҂ӧ. ‧ 國. 學. ჴᡍ‫ࢂ܈‬Ծฅࣚύว౜Ƕ. ‧. Զ੿҅‫ܭ‬ჴᡍ΢೏ว౜Ǵਔ໔ࢂӧ N’eel ගр 14 ԃࡕǴҗ Gradmann ‫ ک‬Mullern. y. Nat. ‫ܭ‬඲਱Бӛࣁ(111)‫ޑ‬ል΢ԋߏ NiFe ᖓጢ[13]Ǵдॺว౜྽ NiFe ᖓጢᖓԿ 1.8 ঁ. er. io. sit. চηࠆࡋਔǴᖓጢϐܰືவচٰѳՉጢय़Бӛᙯԋࠟ‫ޔ‬ጢय़‫ޑ‬БӛǴ٠௢ෳрԖ ΋ᅿᅶ౦ӛ‫܄‬ᆶᖓጢࠆࡋԖ࣬ϕ‫ޑ‬ᜢ߯Ƕ΋‫ ډޔ‬1985 ԃࠟ‫ޔ‬౦ӛ‫܄‬ω‫ܭ‬ӭቫጢ. al. n. v i n ύ೏ว౜Ǵࢂҗ Carcia ճҔᘢᗓБԄ‫܌‬ԋߏ΋‫س‬ӈ Co/Pd ϐӭቫጢ[14]Ǵ٠ൂᐱ Ch engchi U. ᡂϯ Co ϐࠆࡋ Ǵ٠ว౜྽ Co ࠆࡋࡐᖓ(λ‫ ܭ‬8)ਔǴCo/Pd ӭቫጢϐᅶϯܰື ཮வচҁ‫ޑ‬ѳՉጢय़(In plane)Бӛᙯᡂԋࠟ‫ޔ‬ጢय़Бӛ(Out of plane)ǴԜ౜ຝᆶ Gradmann ‫ ک‬Mullern ӧ 1968 ԃϐ௢ෳόᒉԶӝǴკ 1-2-1 Ԝკ‫ڗ‬Ծ‫ ܭ‬Carcia ፕ ЎǴёమཱҗ VSM ໆෳϐ M-H ղᘐ‫ືܰځ‬ϐБӛǴ٠ှញԜ౜ຝϐচ. ౛ёૈࢂ៓ᅶቫᆶߚᅶ‫܄‬ቫ‫ޑ‬ϟय़೷ԋჹᆀ‫܄‬೏ઇᚯǴ߄य़౦ӛૈ٬ளᅶં໼ӛ ‫ޔࠟܭ‬БӛǴ‫ ک‬N’eel ‫ ܭ‬1954 ԃ‫܌‬ගᢀ‫ۺ‬ႜӕǶ٠ӧᒿࡕ൳ԃ໔Ǵഌុӧ೚ӭ όӕ‫׷ޑ‬਑ӭቫጢύΨว౜Αࠟ‫ޔ‬౦ӛ‫܄‬ǴႽࢂ 1988 ԃ Carcia ‫ ܭ‬Co/Pt ӭቫጢ ύ[15]ǵden Broeder ‫ ܭ‬Co/Au ӭቫጢύϷ 1991 ԃ Sakurai ‫ ܭ‬Co/Ru ӭቫጢύǵ den Broeder ‫ ܭ‬Co/Ir ӭቫጢύǶ 4.

(23) 立. 政治大. ‧ 國. 學. კ 1-2-1 όӕ Co ቫࠆࡋϐ Co/Pd ӭቫጢ VSM ໆෳ่݀Ǵ‫ځ‬ύჴጕ೽ϩࣁࠟ‫ޔ‬ ጢय़уᅶ൑Ǵ຀ጕ೽ϩࣁѳՉጢय़уᅶ൑[14]. ‧ y. Nat. sit. ‫ܭ‬ӭቫጢύว౜ࠟ‫ޔ‬౦ӛ‫ࡕ܄‬ǴΜ൳ԃ໔٠҂ӆჹԜ‫܄‬፦଺р੝ձϐࣴ‫ز‬Ǵ. n. al. er. io. ‫ ډޔ‬2006 ԃǴS. Mangin[16]฻Γ଺рಃ΋ঁ‫ڀ‬Ԗࠟ‫ܰޔ‬ӛ‫܄‬ϐ GMR ٠ว߄‫ܭ‬. i n U. v. Nature Materials යт΢Ǵ‫ ځ‬GMR ่ᄬࢂЬाҗ Co/Ni ӭቫጢ‫ ک‬Co/Pt ӭቫጢǴ. Ch. engchi. ӵკ 1-1-3 ‫܌‬ҢǴᙖҗᡂϯጢቫࠆࡋϷ Bilayer ኧҞ೷ԋᕖႤ൑ϐৡ౦Ǵϩձ‫ۓ‬ ကрᜪԾ௽ሚύ(Pseudo-spin valve)ϐԾҗቫ‫ۓڰک‬ቫǶ. კ 1-2-2 ࠟ‫ޔ‬ԄԾ௽ሚ่ᄬ[16] 5.

(24) ନΑ΢ॊϐӭቫጢࠟ‫ޔ‬౦ӛ‫܄‬Ǵ߈ԃٰΨԖ೚ӭჴᡍი໗ճҔ CoPt ӝߎٰ ‫ڗ‬ж Co/Pt ϐӭቫጢ่ᄬǴЬाӢ CoPt ӝߎ‫ڀ‬ӭᡂ‫ޑ‬඲ᡏ่ᄬǴԖ‫ׇ‬ϐ CoPt ӝ ߎᖓጢӧࢌ٤඲य़Бӛ཮‫ڀ‬Ԗ ABAB ‫ ࢂ܈‬ABCABC ϐԾฅຬ඲਱่ᄬǴԶЪຬ ඲਱ຼයϣϐ៓ᅶቫ Co ࠆࡋёၲ‫ډ‬΋ঁচηቫ‫ࡋࠆޑ‬ǴӢԜႣය཮Ԗߚதӳ‫ޑ‬ ࠟ‫ޔ‬౦ӛ‫܄‬ǴԶ CoPt ӝߎЬा‫׎‬ԋ L10 ϐ඲่࣬ᄬǶ. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 6. i n U. v.

(25) ಃΒക চ౛ϟಏᆶЎ᝘ӣ៝ 2-1 ᅶ‫ނ܄‬፦ᙁϟ[17,18]. ‫ނ‬፦ϐ‫܌‬а཮Ԗᅶ‫܄‬ǴவѮᢀ΢ٰ࣮ࢂҗ‫ނܭ‬፦ϣϐᅶં௨ӈϷ‫ځ‬ҬϕբҔ ‫่݀ޑ‬ǴԶவ༾ᢀ‫ٰ߾ࡋف‬Ծ‫ܭ‬ႝηᆶচηਡ໔ϐ࣬ჹၮ୏‫܌‬೷ԋ‫ޑ‬Ǵᅶ‫ٰޑ܄‬ ྍЬाࢂҗᅶં‫܌‬೷ԋǴЪᅶંёж߄ࢂ΋‫ނ‬፦‫ޑ‬ᅶ‫܄‬ம১ǶԶᅶંԖΟঁЬा ‫ྍٰޑ‬ϩձࣁ:. 立. (1)ႝηჹԾື‫ޑ‬Ծ௽ၮ୏. 政治大. ‧ 國. 學. ԜᅿӢԾ௽ౢғϐᅶં൩ᆀ଺ࣁႝηԾ௽ંǴ྽ࡼаѦуᅶ൑բҔ ਔǴ ႝηԾ௽ંѝёૈᆶॉၰᅶંБӛԋѳՉ‫ࢂ܈‬ϸѳՉǶ‫ܭ‬კ 2-1-1. ‧. ‫܌‬ҢǶ. sit. y. Nat. (2)ႝηᙅচηਡ‫ޑ‬ॉၰၮ୏. al. er. io. চηύႝηᙅ‫ځ‬চηਡ଺ॉၰၮ୏ǴΨ཮ౢғ΋ॉၰᅶંǴკ 2-1-1. v. n. ǴႝηԾ௽ંाКႝηॉၰᅶંٰளεǴЬा ‫܌‬ҢǶӧ೚ӭ‫ڰ‬ᄊ‫ނ‬፦ύǴ. Ch. engchi. i n U. Ӣનࢂҗ‫ܭ‬ႝηᙅচηਡ଺ॉၰၮ୏཮‫ډڙ‬඲ᡏϣ‫ޑ‬඲਱൑բҔቹៜǴ ‫ځ‬ᅶંБӛࢂ཮‫ׯډڙ‬ᡂ‫ޑ‬ǴӢԶค‫׎ݤ‬ԋ಍΋ᅶંǴᏤठჹѦؒԖᅶ ંǹ‫܌‬аჹ‫ڰܭ‬ᄊ‫ނ‬፦ϐᅶંٰྍǴЬा‫ޑ‬ଅ᝘ࣁႝη‫ޑ‬Ծ௽Ƕ (3)‫ډڙ‬Ѧуᅶ൑གᔈࡕ‫ޑ‬ॉၰં‫ޑ‬ᡂϯ ྽ႝηᙅ‫ځ‬চηਡၮ୏΋ѿ‫ډڙ‬Ѧуᅶ൑բҔਔǴ཮ჹচӃ҂уᅶ ൑ϐၮ୏‫ޑ‬ႝηౢғ΋ϸӛΚǴ٬ளႝηᙅচηਡ଺ॉၰၮ୏ᓎ౗ஒ཮ ‫ׯډڙ‬ᡂǴջႝη‫ޑ‬௽ᙯೲΠफ़٠‫ځ‬ᅶଽཱུᡂλǹ‫܌‬а྽ԖѦуᅶ൑ϟ Εႝηॉၰၮ୏‫س‬಍ਔǴ཮ౢғ΋ϸӛᅶંǶ. 7.

(26) 政治大. კ 2-1--1 ΋ॉၰ ၰႝη‫ک‬΋Ծ Ծ௽ႝηϐ ϐᅶΚં. 立. ‧ 國. 學. ྽‫ނ‬፦࿼‫ܭ‬Ѧуᅶ൑ ൑ H ਔǴ‫ځ‬ ‫ځ‬ᅶϯமࡋ M ཮ᒿ๱Ѧ Ѧуᅶ൑ H วғᡂϯǶҗ ‫ޣ‬ϐ໔‫ޑ‬ᜢ߯ёа߄Ң Ңԋ =M/H H ϐ‫׎‬Ԅ Ǵ‫ځ‬ύ ࣁ‫ނ‬ ‫ނ‬፦‫ൂ؂‬Տ Տᡏᑈ‫ޑ‬ᅶϯ ϯ౗ ‫ޣٿ‬. ‧. (maagnetic suscceptibility)Ǵж߄‫ނࢂޑ‬ ‫ނ‬፦ᅶϯᜤ ᜤܰ‫ޑ‬ำࡋǶஒ‫ނ‬፦٩ ٩ྣ‫ځ‬ᅶϯ౗ ౗‫ޑ‬. sit. y. Nat. ελ λϷ಄ဦόӕٰуа୔ ୔ϩǴεཷ ཷёϩԋΠӈ ӈ൳ᜪǺ໩ᅶ‫(܄‬param magnetism)ǵϸ. al. n. ٥៓ ៓ᅶ‫(܄‬ferriimagnetism m)Ƕ. er. io. ᅶ‫܄‬ ‫(܄‬diamagneetism)ǵ៓ᅶ ᅶ‫(܄‬ferrom magnetism)ǵϸ៓ᅶ‫܄‬ ‫(܄‬antiferrom magnetism)а аϷ. Ch. engchi. i n U. v. ໩ᅶ‫܄‬ (1)໩ ‫ނ‬፦‫ܭ‬΋Ѧуᅶ൑բ բҔΠਔǴ‫ނ‬ ‫ނ‬፦ϣ೽ᅶ ᅶં཮ර๱Ѧуᅶ൑Б Бӛ௨ӈǴ‫׎‬ ‫׎‬ԋ р༾ ༾১‫҅ޑ‬ᅶϯ౗‫ޣ‬Ǵᆀ ᆀࣁ໩ᅶ‫ނ܄‬ ‫ނ‬፦(param magnetic)Ǵ೭ ೭ᅿᅶϯਏ ਏᔈᆀࣁ໩ᅶ ᅶ‫܄‬ (parramagnetism m)Ǵӵკ 2-1-2 2 ‫܌‬ҢǶ Ƕ‫ނ‬፦໩ᅶ‫܄‬ਏᔈ‫ܭ‬Ѧ Ѧуᅶ൑౽ ౽ନࡕǴਏᔈ ᔈ൩ ཮੃ ੃ѨǶ໩ᅶ‫܄‬ ‫ނ܄‬፦ӧ࠻ ࠻ྕਔϐᅶϯ ϯ౗ጄൎࣚ ࣚӧ 10-2~100-6 ϐ໔Ƕ໩ ໩ᅶ‫ࢂྍٰ܄‬ ࢂ‫ڙ‬ ‫ډ‬Ѧ Ѧуᅶ൑բҔ‫ޑ‬চη‫܈‬ ‫܈‬ϩη‫ޑ‬ᅶ ᅶଽཱུંǴԖ Ԗೕࡓ௨ӈԶౢғǴฅ ฅԶᅶଽཱུં ં‫ޑ‬ Бӛ ӛ΋ठ‫཮܄‬ ཮‫ډڙ‬዗ᘋ୏ ୏ቹៜǴ‫܌‬а྽ྕࡋග ගଯਔǴᅶϯ ϯ౗ Ȥ ൩ຫ ຫեǴᜢ߯ё ё߄ Ңԋ ԋ 8.

(27) F. C T. (Ԅ 2-1-1). ԜԄ Ԅࣁۚᘶ‫(ࡓۓ‬Curies law)ǴC l ࣁۚٚதኧǴ Ǵӵკ 2-1-33Ƕ. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. ‫ނ‬፦ӧคѦу уᅶ൑ᆶԖ ԖѦуᅶ൑Π Πϐচηᅶ ᅶᚈཱུಔᄊ კ 2-1-2 ໩ᅶ‫ނ܄‬. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-1-3 ໩ᅶ‫ނ܄‬ ‫ނ‬፦ϐᅶϯ౗ ౗ᆶ๊ჹྕ ྕࡋ‫ޑ‬ᜢ߯. (2) ϸᅶ‫܄‬ ԛ(Lens)‫ࡓۓ‬ ࡓӢѦуᅶ൑ ൑‫ޑ‬բҔ٬ ٬ளচηϣ೽ ೽ॉၰၮ୏ ୏‫ޑ‬ႝη‫ډڙ‬ ‫ډ‬ ٩Ᏽհԛ ༾‫ޑ‬ቹៜǴӢԶӧচη ηϣ೽གᔈр΋ঁБӛ ӛᆶѦуᅶ൑ ൑࣬ϸ‫ޑ‬λ λᅶଽཱུǴ೭ ೭ᅿ ᇸ༾ ౢғ ғ࣬ϸᅶ൑ ൑‫ޑ‬ਏᔈᆀࣁ ࣁϸᅶ‫(܄‬diiamagnetism m)Ǵკ 2-1--4 ‫܌‬ҢǶϸ ϸᅶ‫܄‬ౢғॄ ॄϐ 9.

(28) ᅶϯ ϯ౗ ऊࣁ 10-6Ǵҭឦ ឦ‫ܭ‬΋ᅿ১ᅶ ᅶ‫܄‬Ǵϸᅶ ᅶ‫܄‬วғӧ‫܌‬ ‫܌‬Ԗ‫ނ‬፦ύ ύǴόၸεӭ ӭኧ ‫ނ‬፦ ፦‫҅ޑ‬ᅶϯ ϯਏᔈਏε‫ܭ‬ ‫ځܭ‬ϸᅶϯ ϯਏᔈǶϸᅶ ᅶ‫ނ܄‬፦‫ޑ‬ᅶ ᅶϯ౗ό཮ ཮ᒿ๊ჹྕࡋ ࡋ΢ ϲ‫܈‬ ‫܈‬Πफ़ԶᡂϯǴӵკ 2-1-5Ƕ 2. 立. 政治大. ‧ 國. 學. 2 ϸᅶ ᅶ‫ނ܄‬፦ӆԖคуᅶ൑ ൑‫ک‬ԖѦуᅶ൑Πϐচ চηᅶᚈཱུ ཱུಔᄊǴӧค คѦ კ 2-1-4. ‧. уᅶ ᅶ൑Ǵคᚈ ᚈཱུӸӧǹӆ ӆр౜Ѧу уᅶ൑Ǵᚈཱུ ཱུౢғ٠ᆶ ᆶѦуᅶ൑Б Бӛ. n. al. er. io. sit. y. Nat. ௨ӈ ӈԋ࣬ϸБ Бӛ. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-1-55 ϸ‫ނ܄‬፦ ፦ϐᅶϯ౗ ౗ᆶ๊ჹྕࡋ ࡋ‫ޑ‬ᜢ߯. 10.

(29) (3) ៓ᅶ‫(܄‬ferrromagnetissm) ࢌ٤ߎឦӧคѦуᅶ ᅶ൑ϐΠ‫ڀ‬ ‫ڀ‬ԖԾว‫܄‬ᅶ ᅶંǴ೭٤ ٤ࢂ៓ᅶ‫(܄‬ferromagneetism m)੝ቻǴ‫ڀ‬ ‫ڀ‬Ԗ៓ᅶ‫܄‬੝ ੝ቻ‫ނޑ‬፦ ፦Ԗၸ෠ߎឦ ឦ‫ ޑ‬FeǵCo C ǵNi ‫ีک‬ ีβߎឦ‫ ޑ‬Gd ฻Ǵ Ǵ‫ځ‬ᅶϯ౗ ελऊӧ ӧ 105~106 ኧໆભǴ‫ځ‬ ኧ ‫ځ‬ኧॶᇻε‫ځ‬ ‫ځ‬дᜪᅶ‫܄‬ ‫܄‬Ƕ. 立. 政治大. ‧ 國. 學. 2 ៓ᅶ ᅶ‫ނ‬፦‫ځ‬চηᅶᚈཱུӅ Ӆӕ௨ӈϐ ϐҢཀკǴԜ Ԝᅿ௨ӈջ٬ӧคѦу уᅶ კ 2-1-6. ‧. ൑ϐ ϐΠҭஒӸ Ӹӧ. sit. y. Nat. al. er. io. ‫܄‬ᅶંٰԾ‫ܭ‬চηᅶં ંǴԶᅶં‫ޑ‬ ‫៓ࣁྍٰޑ‬ ៓ᅶ‫ނ܄‬፦ϣ ϣႝ ៓ᅶ‫ނ܄‬፦ϐԾว‫܄‬. v. n. η่ ่ᄬ೷ԋ҂ ҂೏‫੃ܢ‬ϐႝ ႝηԾ௽ં ં‫ޑ‬ଅ᝘‫ک‬ॉ ॉၰᅶં‫ޑ‬ ‫ޑ‬ଅ᝘Ǵՠॉ ॉၰᅶં‫ޑ‬ଅ ଅ᝘. Ch. engchi. i n U. ࣬ၨ ၨႝηԾ௽ ௽ં‫ޑ‬ଅ᝘ࢂ ࢂλࡐӭ‫ޑ‬ǶନԜϐѦ ѦǴӧ៓ᅶ‫܄‬ ‫ނ܄‬፦ύǴႝηౢғ‫ޑ‬ ‫ޑ‬Ծ ว‫܄‬ ‫܄‬ᅶં໔‫ڀ‬ ‫ڀ‬ԖҬඤΚ(E Exchange force) fo բҔǴ٬۶Ԝϐ໔ ໔࣬ϕ‫״‬ᑛ ᑛЪරӛӕ΋ ΋Б ӛ௨ ௨ӈǴӵკ 2-1-6 ‫܌‬Ң ҢǴ೭٤࣬ϕ ϕጠӝբҔ Ҕϐ‫ނ‬౛ᐒ‫ڋ‬ ‫ڋ‬ԾϞۘ҂ ҂ֹӄܴᕕǴՠ ΋૓ ૓ᇡࣁଆӢྍԾ‫៓ܭ‬ᅶ ᅶ‫ނ܄‬፦ϣ೽‫ޑ‬ႝη่ ่ᄬԖᜢǶ Զ‫܌‬ᒏҬඤΚ‫ૈځ‬ໆ ໆᆶ࣬ᎃႝ ႝηԾ௽Бӛ ӛ֨‫ف‬ԖᜢǴёа߄Ң ҢࣁΠӈኧ ኧᏢ Ԅ: Eex e. 2¦ JijjSiSj. 2 JexxS 2 ¦ cos Iijj. (Ԅ 2-1 1-2). ύ Jex ࣁҬඤ ඤᑈϩதኧ((Exchange integral)ǴS ࣁႝηԾ Ծ௽‫୏ف‬ໆǴ I ij ࣁ‫࣬ٿ‬ ࣬ᎃ ‫ځ‬ύ 11.

(30) ႝη ηԾ௽‫୏ف‬ໆϐ֨‫ف‬Ǵ྽‫࣬ٿ‬ᎃႝ ႝηԾ௽Б Бӛ֨‫ ف‬I ij ࣁ 90°཮ள ள‫ډ‬നᛙ‫ޑۓ‬ ‫ރޑ‬ ᄊǴ Ǵ‫܌‬аҬඤ ඤૈ཮០٬‫ٿ‬ ‫࣬ٿ‬ᎃႝη ηԾ௽Бӛѳ ѳՉ௨ӈǶ. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. კ 2-1-7 2 ӧ៓ ៓ᅶ‫ނ܄‬፦ύᅶ୔Ңཀ ཀკǶӧ‫ঁ؂‬ᅶ୔ϣǴ Ǵ‫܌‬Ԗᅶં ં௨ԋӈǴԶ Զ‫ځ‬. y. Nat. n. er. io. al. sit. ௨ӈ ӈБӛҗ΋ᅶ୔‫ډ‬ќѦ Ѧᅶୱ཮Ԗᡂϯ. i n U. v. җ‫៓ܭ‬ᅶ‫ނ܄‬፦ҁ‫ي‬ ‫ي‬ϣ೽Ԗѐ ѐᅶૈ(Demaagnetized energy) e ‫ޑ‬Ӹ ӸӧǴࣁΑ෧ ෧Ͽ. Ch. engchi. ‫ځ‬ѐ ѐᅶૈϣ೽ ೽཮‫׎‬ԋӭঁ ঁᅶ୔(Dom main)Ǵ࣬ᎃ ᎃᅶ୔೏ᅶ ᅶ୔Ꮫ(Dom main wall)‫܌‬ϩ ‫܌‬ ໒ Ǵӵკ 2-1-7 ‫ک‬კ 2-11-8 ‫܌‬ҢǴԶ Զӭঁᅶ୔ ୔ஒаค‫ׇ‬ϩ ϩթ٬ᕴᅶ ᅶંࣁ႟Ǵࡺ ࡺ΋ ૓௃ ௃‫៓׎‬ᅶ‫܄‬ ‫ނ܄‬፦ࣁѐᅶ ᅶ‫ރ‬ᄊǶᒿ‫ޣ‬ ‫ޣ‬Ѧуᅶ൑ ൑ᡂεਔǴ‫؂‬ ‫؂‬΋ঁᅶ୔ ୔‫ޑ‬ᅶં཮೴ ೴ᅌ ᙯԿ ԿᆶѦуᅶ൑ϐБӛЪ ЪᆶѦуᅶ ᅶ൑ӕБӛ‫ޑ‬ ‫ޑ‬ᅶ୔Ψᒿ ᒿϐቚεǴӧ ӧ೭ᅶϯၸำ ำύ ᕴᡏ ᡏᅶϯமࡋ ࡋ(Magnetizaation)཮ຫᡂ ᡂຫεǴ‫ޔ‬ ‫ډޔ‬΋‫ࡕॶۓ‬ ࡕ൩όӧ‫ׯ‬ ‫ׯ‬ᡂǴԜॶջ ջࣁ Ⴋ‫ک‬ ‫ک‬ᅶϯໆ(Saaturation magnetization m n)ǶႫ‫ک‬ᅶ ᅶϯໆ฻‫؂ܭ‬ ‫؂‬΋চηృ ృᅶં‫܌ک‬р р౜ চη ηঁኧ४ᑈǴჹ‫៓ঁ؂‬ ៓ǵႃ‫ᙻک‬Զ Զ‫ق‬Ǵ‫ঁ؂‬ ঁচηృᅶં ંϩձࣁ 2.22 , 1.72 , 0.60 Bohhr ᅶηǶ. 12.

(31) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學 er. io. sit. y. Nat. კ 2-1-8 ೯ၸᅶ୔ᏛᅶᅶંБࣁೱុᡂϯ[17]. ៓ᅶ‫ނ܄‬፦‫ޑࡋྕک‬ᜢ߯Ǵ྽ྕࡋϲଯԿࢌ΋੝‫ ॶۓ‬Tc ࡕǴӵკ 2-1-9Ǵҗ. al. n. v i n ‫ܭ‬዗ᘋ୏௃‫׎‬ᡂளߚதቃਗ਼Ъςε‫ܭ‬চη໔ϐҬϕբҔǴԜਔ‫ނ‬፦཮வ៓ᅶ‫܄‬ᙯ Ch engchi U. ᡂࣁ໩ᅶ‫܄‬Ǵ‫ځ‬ᅶϯ౗ᆶ๊ჹྕࡋԋϸКǴ٠ᒥӺ Curie-Weiss lawǴԜਔᅶϯ౗ ஒё߄ҢࣁаΠ‫׎‬Ԅ:. F. NM 2 3K (T 4). ‫ځ‬ύ 4 ࣁۚٚྕࡋ(Curie temperature , Tc)Ƕ. 13. (Ԅ 2-1-3).

(32) კ 2-1-99 ៓‫ނ܄‬፦ ፦ϐᅶϯ౗ ౗ᆶ๊ჹྕࡋ ࡋ‫ޑ‬ᜢ߯. 治政大‫ک‬ᅶϯໆ M (ᆘՅᗺ)‫ރޑ‬ ΋໒ ໒‫ۈ‬Ӄࡼу΋ঁ‫୼ى‬ε εϐᅶ൑Ǵ٬៓ᅶ‫ނ܄‬ ٬ ‫ނ‬፦ၲ‫ډ‬Ⴋ‫ک‬ ‫ޑ‬ 立. კ 2-1-7 ջࣁ៓ᅶ‫܄‬ ջ ‫ނ܄‬፦ϐᅶᅉ ᅉԔጕǴᙖԜ ԜᅶᅉԔጕ ጕკٰᇥܴ΋ ΋٤ख़ा‫ޑ‬ ‫ޑ‬ᗺǶ s. ᄊǴ Ǵӆஒᅶ൑۳ ۳ॄБӛଏ ଏԿࣁ႟Ǵ཮ ཮ள‫ډ‬΋ঁ ঁӢᅶં໔‫ޑ‬ ‫ޑ‬ҬඤΚ‫܌‬ ‫܌‬೷ԋϐූᅶ ᅶϯ. ‧ 國. 學. ໆ Mr(ᐊՅᗺ)ǴԜූᅶϯ ϯໆ Mr ሡԿ Կ΋‫ۓ‬ελ λϐॄБӛϐ ϐᅶ൑ω཮ ཮ֹӄ੃Ѩ٠ ٠໒. ‧. ‫ۈ‬۳ ۳߇ӛᙌᙯ ᙯǴ೭ঁᙌᙯ ᙯᅶ൑൩ࢂ ࢂ‫܌‬ᒏ‫ޑ‬ᕖႤ Ⴄ൑(Coerciivity)Hc(आՅᗺ)Ƕ. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-1-10 ៓ᅶ‫ނ܄‬፦ ៓ ፦ϐᅶᅉԔጕ ጕ. 14.

(33) (4)ϸ៓ᅶ‫܄‬ ϸ. ϸ៓ᅶ‫܄‬ ‫(܄‬antiferrom magnetism)Ψࣁ΋১ᅶ Ψ ᅶ‫܄‬Ǵ٠‫ک‬໩ ໩ᅶ‫࣬܄‬ӕ ӕࣁࡐλϐ҅ ҅ᅶ ϯ౗ ౗Ǵՠϸ៓ᅶ ᅶ‫܄‬ϐᅶϯ ϯ౗ჹྕࡋϐ ϐ໔ᜢ߯Ԗ Ԗܴᡉᆶ‫ځ‬д дᅶ‫܄‬όӕ ӕ‫ޑ‬ӦБǴٗ ٗ൩ ࢂӭ ӭΑ Neel ྕࡋ ྕ (TN)р౜ ౜Ǵ྽ྕࡋ ࡋե‫ ܭ‬TN ਔǴϸ៓ᅶ‫܄‬ ਔ ‫܄‬ϣ೽ᅶં ંБӛևϸѳ ѳՉ ௨ӈ ӈǴЪ‫ٿ‬ϕ࣬ϸѳՉϐ ϐᅶં۶Ԝ Ԝ‫੃ܢ‬Ǵკ 2-1-8 2 ‫܌‬ҢǴ‫܌‬аѦу уᅶ൑ჹϸ៓ ៓ᅶ ‫ނ܄‬ ‫ނ‬፦ϐᅶϯ ϯำࡋ཮‫ډڙ‬ ‫ډ‬ԜϸѳՉ Չ௨ӈᅶં໔ ໔‫ॄޑ‬Ҭϕ ϕբΚ(Negaative exchan nge forcce)ቹៜǴՠ ՠᒿ๱ྕࡋϲଯ(T<TN)ǴԜॄҬϕբΚ཮࣬ ࣬ჹ෧λǴӢԶගϲᅶ ᅶϯ. ૈΚ ΚǴ‫܌‬аᅶϯ౗ᒿ๱ྕ ྕࡋ‫ޑ‬΢ϲ ϲԶᡂεǴ‫ک‬ ‫ک‬໩ᅶ‫܄‬খ খӳ࣬ϸǶ྽ ྽ྕࡋଯ‫ܭ‬ ‫ ܭ‬TN. 治政大 s lawǴკ 22-1-9 ‫܌‬ҢǴ ӈǴ ǴԜਔΞᆶ ᆶ໩ᅶ‫܄܄‬፦ ፦ႜӕǴ‫܌‬ ‫܌‬аΨᅈ‫ ى‬Curie-Weis C 立. ਔǴ Ǵҗ‫ܭ‬ᅶં୏ ୏ૈቚуԶ Զᘍಥ඲਱௨ ௨ӈᆶᅶં ં໔ϐ‫״‬ᑛǴ೷ԋᅶં ંаණ໶‫ࣁ׎‬ ࣁ௨. F. 學. ‧ 國. Ԝਔ ਔᅶϯ౗ ‫׎ޑ‬Ԅࣁ. C (T TN ). ‧. ‫ځ‬ύ ύ C ࣁۚᘶ ᘶதኧǶ. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-1-111 ϸ៓ᅶ਼ ਼ϯϐᅶં ંϸѳՉ௨ӈҢཀკ. 15. (Ԅ 2-1 1-4).

(34) კ 2-1-12 ϸ៓‫ނ܄‬ ‫ނ‬፦ϐᅶϯ౗ ౗ᆶ๊ჹྕ ྕࡋ‫ޑ‬ᜢ߯. 立. ‧ 國. 學. (5) ٥៓ᅶ‫܄‬. 政治大. ៓਼ᡏӭ‫ڀ‬Ԗ٥៓ᅶ ᅶ‫(܄‬ferrimaagnetism)ǴЬाҗ៓‫ک‬ ‫ځک‬д΋ᅿ ᅿ‫܈‬ӭᅿߎឦ ឦӵ. ‧. ᙻᎋ ᎋǵ᎕฻…ಔԋϐ਼ϯ ϯ‫ނ‬Ǵ‫ځ‬౛ፕ ፕှញ໪ճ ճҔϸ៓ᅶ‫܄‬ ‫܄‬ԛ඲਱ኳ ኳࠠǶ٥៓ᅶ ᅶ‫܄‬. y. Nat. sit. ‫ނ‬፦ ፦ύόӕᅶ‫܄‬ᚆη཮ϩ ϩձэᏵӧ ӧόӕϐ඲਱ ਱Տ࿼΢ǴЪ Ъ࣬ӕᅶ‫܄‬ ‫܄‬ᚆηϐᅶં ં཮. n. al. er. io. ևϕ ϕ࣬ѳՉ௨ӈǴԶόӕ ӕᅶ‫܄‬ᚆηϐ ϐᅶં཮Ӣ ӢॄҬϕբҔ‫׎‬ԋϸѳ ѳՉ௨ӈǴӵ ӵკ. i n U. v. 2-1--13Ƕҗ‫ܭ‬ό όӕᅶ‫܄‬ᚆ ᚆηϐኧҞ‫ک‬ ‫ک‬ᅶંελ λࣣόӕǴ‫܌‬ ‫܌‬а཮‫៓ک‬ ៓ᅶ‫܄‬΋ኬό όሡ. Ch. engchi. Ѧу уᅶ൑բҔǴջҁ‫ي‬൩ ൩‫ڀ‬ԖԾวᅶ ᅶϯ౜ຝΨ Ψឦ‫ܭ‬மᅶ‫ޑ܄‬΋ᅿǴՠԜᅿமᅶ ᅶ‫܄‬ ࢂٰ ٰԾ‫ܭ‬όӕᅶ‫܄‬ᚆηϐ ϐБӛ࣬ϸ ϸǵᅶંελ λϐৡǴᆶ ᆶ៓ᅶ‫܄‬Ԗࡐ ࡐε‫ޑ‬όӕ ӕǶ ‫ځ‬ᅶϯ౗ᆶྕࡋᜢ߯ ߯Ǵёவკ 2-1-14 ள‫ޕ‬ ‫ޕ‬ᒿ‫ࡋྕޣ‬ ࡋ΢ϲǴᅶં ં཮Ӣ዗ၮ ၮ୏ ᜢ߯ ߯೴ᅌ໒‫ۈ‬ᡂளష໶Ǵ ǴᏤठԾวᅶ ᅶϯ౜ຝ෧ ෧λ‫ֹډޔ‬ӄ੃ѨǴԜ Ԝਔ‫ࡋྕޑ‬ջ ջࣁ ۚᘶ ᘶྕࡋ(TC)Ǵᒿ๱ྕࡋ ࡋၸΑ TC ϐࡕᝩុӛ΢ ϐ ΢ቚуǴ཮ว౜ 1/ ᆶ ᆶྕࡋᜢ߯Ԕ Ԕጕ ‫ܭ‬ଯ ଯྕਔ཮և౜рࡐӳϐ ϐጕ‫܄‬ᜢ߯ ߯Ǵ೭‫ک‬໩ᅶ ᅶ‫ ܄‬1/ ᆶྕ ྕࡋᜢ߯Ԕ Ԕጕᜪ՟Ǵՠ ՠӢ җό όӕ‫ނ‬፦ಔ ಔԋǴࡺ T TC ϐ໔٠ ٠ό಄ӝ Cu urie-Weiss lawǶ. 16.

(35) 立. 政治大. ‧ 國. 學. კ 2-1-13 ٥៓ ៓ᅶ‫ނ‬፦ϐᅶ ᅶં௨ӈҢ Ңཀკ. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-1-14 ٥៓‫ނ܄‬ ‫ނ‬፦ϐᅶϯ౗ ౗ᆶ๊ჹྕ ྕࡋ‫ޑ‬ᜢ߯. 17.

(36) 2-2. ᅶ౦ӛ‫܄‬ᙁϟ[17] ‫៓ܭ‬ᅶ‫ނ܄‬፦ύǴᅶ౦ӛ‫(܄‬magnetic anisotropy)ࣁቹៜᅶᅉԔጕև౜рόӕ. ‫ރ׎‬നख़ा‫ޑ‬Ӣનϐ΋ǴԶ‫܌‬ᒏᅶ౦ӛ‫៓ࡰࢂ܄‬ᅶ‫ނ܄‬፦ϣӧૈໆ཮ᒿ๱Ծวᅶ ϯБӛ‫ׯ‬ᡂԶᡂϯǴ೭ኬ‫ૈޑ‬ໆᆀ଺ᅶ౦ӛૈ(magnetic energy)Ƕ྽៓ᅶ‫ނ‬፦ࡼ а΋‫ޑۓڰ‬Ѧуᅶ൑‫ܭ‬ӚঁБӛǴёள‫ډ‬ӧ‫ঁ؂‬Бӛ‫܌‬ள‫ޑډ‬ᅶϯᜤܰࡋ཮Ԗ‫܌‬ όӕǴӧ೭ϐύёว౜Ԗ΋Бӛၨ৒ܰၲ‫ډ‬Ⴋ‫ک‬ᅶϯќ΋Бӛ΢ၨᜤၲ‫ډ‬Ⴋ‫ک‬ᅶ ϯǴӢԜϩձ‫ۓ‬ကࣁᅶϯܰື(easy axis)Ϸᜤື(hard axis)ǴᙁൂٰᇥǴᅶ౦ӛ‫܄‬ ջ‫ނ‬፦ᅶϯᜤܰࡋᆶ‫ځ‬ໆෳБӛԖᜢǶ΋૓Զ‫ॺךق‬ஒᅶ౦ӛ‫܄‬ǴεཷϩԋаΠ. 政治大. ൳ᜪ:. 立. ‧ 國. 學. (1)ᅶ඲౦ӛ‫(܄‬Magnetocrystalline anisotropy) (2)‫ރ׎‬౦ӛ‫(܄‬Shape anisotropy). ‧. (3)ᔈΚᅶ౦ӛ‫(܄‬Stress anisotropy). sit. y. Nat. (4)ᇨᏤ౦ӛ‫(܄‬Induced anisotropy). al. n. annealing). er. io. (a)ᅶଏОЇठᅶ౦ӛ‫(܄‬Magnetic anisotropy induced by magnetic. Ch. engchi. i n U. v. (b)༟‫׎܄‬ᡂЇठᅶ౦ӛ‫(܄‬Magnetic anisotropy induced by plastic deformation) (c)ᒟྣ‫׎‬ᡂЇठᅶ౦ӛ‫(܄‬Magnetic anisotropy induced by magnetic irradiation) (7)Ҭඤᅶ౦ӛ‫(܄‬Exchange anisotropy). а΢ନΑᅶ඲౦ӛ‫ނࣁ܄‬፦ϣ࿪(intrinsic)‫܄‬፦ѦǴ‫ځ‬ᎩࣣឦѦ࿪(extrinsic) ‫ࢂ܈‬࿶ᇨᏤ(induce)‫܌‬ౢғϐ‫܄‬፦Ƕ൩ҁჴᡍࣴ‫܌ز‬ሡϐጄൎǴаΠஒϩձ௶ॊ ᅶ඲౦ӛ‫܄‬ǵ‫ރ׎‬౦ӛ‫܄‬ǵᔈΚᅶ౦ӛ‫܄‬ϷҬඤᅶ౦ӛ‫܄‬Ƕ 18.

(37) (΋)) ᅶ඲౦ӛ ӛ‫(܄‬Magneetocrystallin ne anisotro opy) ᅶ඲౦ӛ‫܄‬ԖਔΨᆀ ᆀ଺඲ᡏ౦ӛ‫(܄‬Crysttal anisotroppy)Ǵ៝Ӝࡘ ࡘက൩ࢂࡰᅶ ᅶ౦ ‫܄‬ᆶ‫ނ‬፦ϣӧҁ‫ي‬඲ᡏ ᡏ่ᄬԖᜢǶ٩ૈໆ‫ޑ‬ ‫ޑ‬ᢀᗺǴ៓ᅶ ᅶ‫ނ܄‬፦җ җѐᅶ‫ރ‬ᄊ‫ډ‬ ‫ډ‬Ⴋ ӛ‫܄‬ ‫ރک‬ ‫ރ‬ᄊϐ M-H H Ԕጕ‫ ک‬M ື‫܌‬хൎ୔ୱय़ᑈջ ջࣁᅶϯၸำ‫଺܌‬ϐф фǴӵკ 2--2-1 ‫܌‬Ң ҢǶӧᅶϯ៓ ៓ᅶ‫ނ‬፦Կ ԿႫ‫ک‬ၸำύ‫ݮ‬๱‫ځ‬ό όӕ඲ືБӛǴ཮ள‫ډ‬ ‫ډ‬όӕϐૈໆ ໆǴ ‫ځ‬ύ ύ‫ືܰݮ‬Бӛᅶϯ‫܌‬ሡ ሡૈໆനλǴ࣬ϸ‫ݮޑ‬ ‫ݮ‬ᜤືБӛᅶ ᅶϯ‫܌‬ሡૈ ૈໆനεǶҭ ҭջ ྽౦ ౦ӛΚ(Anissotropy forcce)‫ׯ‬ᡂܰື ື‫ޑ‬ᅶϯБ БӛǴΨ൩ࢂ ࢂႫ‫ک‬ᅶϯໆ ໆ M ӧߚܰ ܰື Бӛ ӛਔǴ߾ԖૈໆӸӧ‫ܭ‬ ‫ܭ‬඲ᡏύǴԜૈໆջࣁ ࣁ඲ᡏ౦ӛૈ(crystal aanisotropy enee rgy))Ƕ. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-2--1 ᅶ൑җ җ႟ԿႫ‫ک‬ᅶ ᅶϯ Ms ‫଺܌‬ϐф. Զᅶ‫ނ܄‬፦ϣЬाԖΟ ΟᅿҬϕጠ ጠӝբҔǴӵ ӵკ 2-2-2Ǵ Ǵϩձࣁ: ฅԶ. Ծ௽ᆶԾ௽ ௽ϐጠӝբҔ Ҕ(Spin–spiin coupling)): (1)Ծ җ‫࣬ٿ‬ᎃԾ௽ႝηҬ ҬඤբҔ(E Exchange co oupling)Ǵឦ ឦ‫ࡐܭ‬மϐጠӝբҔǴ ǴЪ ‫ځ‬Ք ՔᒿҬඤૈ((Exchangee energy)ࣁ฻ӛ‫܄‬ᆶБ БӛคᜢǴѝ ѝ‫࣬ٿک‬ᎃ ᎃԾ௽‫ࡋف‬Ԗ ԖᜢǴ 19.

(38) ӵ(Ԅ 2.1.1)Ǵ‫܌‬аԜբҔ٠ό཮೷ԋᅶ඲౦ӛ‫܄‬Ƕ. Eex. 2 JexSiSj. 2 JSiSj cos T. (Ԅ 2.1.1). (2)ॉၰᆶ඲਱ϐጠӝբҔ(Orbit-lattice coupling) ॉၰᆶ඲਱ϐጠӝΨឦ‫ܭ‬மբҔΚǴջ٬ࢂӧமᅶ൑բҔΠΨό೏‫ׯ‬ᡂǴӢ ӧᅶϯၸำύॉၰӵӕ੃Ѩ΋૓Ǵ‫܌‬аԜጠӝբҔҭό཮೷ԋᅶ඲౦ӛ‫܄‬Ƕ. 治政大 Ԝጠӝឦ‫ܭ‬১բҔΚǴ΋૓ᇡࣁᅶ඲౦ӛ‫ྍٰޑ܄‬ᔈٰԾ‫ܭ‬ԜᅿጠӝǴԶ౦ 立. (3)Ծ௽ᆶॉၰϐጠӝբҔ(Spin-orbit coupling). ӛૈ(anisotropy energy)߾ࣁլܺԾ௽ॉၰጠӝբҔ‫܌‬ሡ‫ૈޑ‬ໆǶᗨฅӧ‫܄ۓ‬΢ࣣ. ‧ 國. 學. ᇡࣁԾ௽ᆶॉၰϐ໔‫ޑ‬ጠӝΏࢂ೷ԋ඲ᡏ౦ӛ‫ྍٰޑ܄‬Ǵՠࢂ‫ځ‬ಒ࿯٠ߚֹӄమ. ‧. ཱǴԶЪӧ౛ፕ‫૶ޑ‬ᆉ΢Ψᗋόૈ҅ዴ‫ޑ‬ीᆉрᅶ౦ӛ‫܄‬தኧॶǶ. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-2-2 Ծ௽-඲਱-ॉၰբҔᜢ߯Ңཀკ. аΠ൩а FeǵNi ‫ޑ‬ҥБ඲ᡏ(Cubic crystal)‫ ک‬Co ‫ޑ‬ϤБ඲ᡏ(Hexagonal crystal) ٰჹᅶ඲౦ӛ‫଺܄‬ᇥܴǶ 20.

(39) (a)ҥБ඲ᡏϐᅶ඲౦ӛ‫܄‬ ‫ܭ‬Ջϡ1929ԃ߮୯‫ނ‬౛ᏢৎAkulovஒᅶ඲౦ӛૈEǴ߄ҢࣁаΠኧᏢભኧ‫׎‬ Ԅ: K 0 K 1 (D 12D 22 D 22D 32 D 12D 32 ) K 2 (D 12D 22D 32 ) . E. (Ԅ 2-2-1). ‫ځ‬ύ K0ǵK1ǵK2 ࣣࣁதኧ‫ک‬੝‫ࡋྕۓ‬ǵ‫׷‬਑ԖᜢǴ1ǵ2ǵ3 ϩձࣁᅶϯ БӛᆶΟঁ඲ືϐ֨‫ف‬ϐᎩ۰ǹ‫ځ‬ύಃ΋໨ K0 ᆶ‫ࡋف‬คᜢǴ೯தё۹ౣǴӢࣁ གᑫ፪‫ࢂޑ‬ᅶ඲౦ӛૈ E ‫ܭ‬όӕႫ‫ک‬ᅶϯБӛ‫ޑ‬ᡂϯ E ॶǶ߄ 2-2-1ǴᡉҢႫ ‫ک‬ᅶϯϐ੝‫ۓ‬Бӛ[ u v w ]Ƕ. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. ߄ 2-2-1 ‫ܭ‬ҥБ඲ᡏύǴόӕБӛ΢ϐᅶ඲౦ӛૈ. er. io. sit. y. Nat. ჴᡍ΢ჹ‫ൂܭ‬඲ϐ Fe ᆶ Ni ‫܌‬ໆளόӕ඲ືБӛϐᅶϯԔጕǴϩձӵკ 2-2-3. n. al. ‫ک‬კ 2-2-4 ‫܌‬ҢǶ. Ch. engchi. 21. i n U. v.

(40) კ 2-2-3 ൂ඲ϐ Fe ‫ܭ‬ό඲ືϐᅶϯԔጕ. வკ 2-2-3 ࡐమཱᡉҢ Fe ܰᅶϯБӛԿᜤᅶϯБӛϐ໩‫<ࣁׇ‬100>ǵ<111>ǵ. <110>Ǵ‫ځ‬ύܰᅶϯБӛ<100>Ǵѝሡ൳Μ oersteds ൩ёၲ‫ډ‬Ⴋ‫ک‬ᅶϯ‫ރ‬ᄊǹᜤᅶ ϯБӛ<110>Ǵ߾ाኧԭঁ oersteds ωёၲ‫ډ‬Ⴋ‫ک‬ᅶϯ‫ރ‬ᄊǶ. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. i n U. v. კ 2-2-4 ൂ඲ϐ Ni ‫ܭ‬ό඲ືϐᅶϯԔጕ. Ch. engchi. ӕ౛வკ 2-2-4 Ψёࡐమཱ࣮‫ ډ‬Ni ܰᅶϯБӛԿᜤᅶϯБӛϐ໩‫<ࣁׇ‬111>ǵ. <110>ǵ<100>Ǵ‫ځ‬ύܰᅶϯБӛ<111>Ǵѝሡ൳Μ oersteds ൩ёၲ‫ډ‬Ⴋ‫ک‬ᅶϯ‫ރ‬ ᄊǹᜤᅶϯБӛ<100>Ǵ߾ाኧԭঁ oersteds ωёၲ‫ډ‬Ⴋ‫ک‬ᅶϯ‫ރ‬ᄊǶ. ӕឦҥБ඲‫ ޑس‬Fe ‫ ک‬NiǴவ΢य़௶ॊё‫ܰځޕ‬ᅶϯБӛ‫ک‬ᜤᅶϯБӛখӳ ࣬ϸǴ೷ԋԜৡ౦‫ޑ‬চӢࣁ‫ځ‬ᅶ౦ӛ‫܄‬தኧ K1 ᆶ K2 ‫ॶޑ‬όӕǴ೯தҗ‫ ܭ‬K2 ࣁ ଯԛ໨ॶၨλǴ‫܌‬аനЬा‫ڗ‬،‫ ܭ‬K1 ‫ॄ҅ޑ‬ဦǶӵ߄ 2-2-2 ‫܌‬ҢǶ. 22.

(41) ߄ 2-2-2 ҥБ඲ᅶϯᜤܰБӛᆶ K1ǵK2 ϐᜢ߯. (b)ϤБ඲ᡏϐᅶ඲౦ӛ‫܄‬ Co ‫ྕ࠻ܭ‬ਔǴ‫ځ‬඲ᡏ่ᄬࣁϤБനஏ୴ᑈ(hexagonal close-packed)่ᄬǴ‫ځ‬. 政治大. ᅶϯԔጕࣁკ 2-2-5 ‫܌‬ҢǴ‫ ځ‬c ື[0001]ࣁܰᅶϯБӛǴԶѳՉ୷य़(0001)΢ϐ‫܌‬ ԖБӛࣣࣁᜤᅶϯБӛǶ. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-2-5 Co ‫ൂޑ‬඲඲ᡏӧόӕ඲ືБӛϐᅶϯԔጕ. ჹ‫ܭ‬ϤБ඲ᡏϐᅶ඲౦ӛૈǴ೯தаԄ 2-2-2 ٰ߄Ңϐ E. K 0 K 1 sin T K 2 sin 4 T . 23. (Ԅ 2-2-2).

(42) ‫ځ‬ύ K0ǵK1ǵK2 ࣣࣁᅶ඲౦ӛ‫܄‬தኧǴ ࣁႫ‫ک‬ᅶϯБӛᆶ c ືϐ֨‫ف‬Ƕ ྽ K1ǵK2 ࣣࣁ҅ॶਔǴᅶ඲౦ӛૈाࣁനλॶѸ໪ӧ ࣁ 0°ǴԜਔ c ືࣁ ܰᅶϯБӛǴҗ‫ܭ‬Ԝਔ඲ᡏࣁൂ΋ܰືǴ‫ځ‬ᅶϯБӛόࢂӛ΢ջӛΠǴΨᆀࣁൂ ື඲ᡏǹ‫ځ‬ᅶ୔่ᄬӧѐᅶ൑‫ރ‬ᄊΠǴӵკ 2-2-6 ‫܌‬ҢǴ‫ٯ‬ӵҁჴᡍ‫܌‬٬Ҕϐ‫׷‬ ਑ Co ൩ԖԜᅿ‫܄‬፦Ǵ‫ ځ‬Co ༧‫ྕ࠻ܭ׷‬ਔ‫ޑ‬ᅶ඲౦ӛதኧ K1=4.5×106ergs/cm3 Ϸ K2=1.5×106ergs/cm3Ƕ. 立. 政治大. io. sit. y. ‧. ‧ 國. 學. Nat. კ 2-2-6 ൂື඲ᡏϐᅶ୔่ᄬ. er. ࣬ϸӦ྽ K1ǵK2 ࣣࣁॄॶਔǴᅶ඲౦ӛૈനλॶวғ‫ ࣁ ܭ‬90°Ǵ೭ਔѳՉ. al. n. v i n ୷य़΢‫܌‬ԖБӛࣣࣁܰᅶϯБӛǴ٠Ԝਔ c ືᡂࣁᜤᅶϯБӛǶ Ch engchi U. ྽ K1 ‫ ک‬K2 ࣁ΋ॄ΋҅ਔǴԜ௃‫ݩ‬ᡂளၨࣁፄᚇǴаკ 2-2-7 ᇥܴϐǴ‫ܭ‬კ. ύஒ K1 ྽ԋ x-axis ‫ ک‬K2 ྽ԋ y-axisǴӵ݀ K1ǵK2 ϩձࣁ҅ॶ‫ॶॄک‬Ǵკύ‫ޔ‬ጕ K2 = - K1 ࣁൂື‫ک‬ѳय़ᅶ౦ӛ‫ޑ܄‬ᜐࣚ‫܌‬ӧǴ‫ޔܭ‬ጕ K1= - K2 ߾ܰᅶϯБӛӧ 0° ‫ ک‬90°΢Ƕϸၸٰ K2 ࣁ҅ॶǵK1 ࣁॄॶ߾ K2 < -1/2 K1 ਔࣁ୷य़ࣁܰᅶϯБӛǹ ጄൎඤԋ K2 = -1/2 K1 Կ K2 =ਔǴᅶ඲౦ӛૈനλॶวғ‫ ܭ‬0°Կ 90°໔ǴΨᆀ଺ ܰᅶϯ༝ᒷ(easy cone)Ƕ. 24.

(43) 立. 政治大. ‧ 國. 學 ‧. კ 2-2-7 ‫܌‬Ԗёૈϐ K1 ‫ ک‬K2 ॶᆶܰᅶϯБӛᜢ߯კ. io. sit. y. Nat. er. (Β) ‫ރ׎‬౦ӛ‫(܄‬Shape anisotropy). al. n. v i n ྽Ѧуᅶ൑ᅶϯ΋ౚ‫ޑރ‬ኬࠔਔǴёள‫ډ‬ӧ‫؂‬΋Бӛ΢ᅶϯϐᜤܰࡋࣣ࣬ӕǴ Ch engchi U. ଷ٬ኬࠔࣁߚౚ‫ރ‬ਔǴ཮ளܰᅶϯӧ‫ືߏځ‬Бӛ΢Ϸᜤᅶϯӧ‫ځ‬อືБӛ΢Ǵϐ ‫܌‬а཮೷ԋԜ‫܄‬፦ǴٗѸ໪Ӄჹ೷ԋԜ‫܄‬፦നख़ाϐӢનѐᅶ൑(demagnetizing. field)଺٤ᙁൂ‫ޑ‬ΑှǶ ஒ෇‫ރ‬ᅶ៓࿼‫ܭ‬΋БӛࣁҗѰӛѓϐѦуᅶ൑ύ຾ՉᅶϯǴӆஒѦуᅶ൑౽ ନࡕǴёள‫ډ‬ᅶ៓‫ٿޑ‬ᆄ‫׎‬ԋчཱུ‫ཱུࠄک‬Ǵҗ‫ܭ‬ᅶΚጕ‫ޑ‬БӛࢂҗчཱུࡰӛࠄཱུǴ ‫܌‬аё࣮рᅶ៓Ѧ೽‫ޑ‬ᅶΚጕБӛᆶѦуᅶ൑Бӛ࣬ӕǴՠᅶ៓ϣ೽‫ޑ‬ᅶΚጕБ ӛࢂᆶѦуᅶ൑Бӛখӳ࣬ϸǴӵკ 2-2-8 ‫܌‬ҢǶ. 25.

(44) 學. ‧ 國. კ 2-22-8. 政治大 ౽ନѦ Ѧуᅶ൑ࡕ 立 ࡕǴ෇‫ރ‬ᅶ៓៓ϣ೽ᆶѦѦ೽‫ޑ‬ᅶΚጕጕϩթ. ೭ᡉҢ྽ᅶ៓‫ډڙ‬Ѧ Ѧуᅶ൑բ բҔਔǴᅶ៓ ៓ϣ೽ᅶ൑཮ ཮ϸ‫ל‬Ѧу уᅶ൑ౢғ΋ ΋ѐ. ‧. ൑բҔǴ٠ஒԜᅶ៓ϣ ϣ೽ᅶ൑ᆀ ᆀϐࣁѐᅶ൑ ൑(Hd)Ƕҗ‫ܭ‬ ‫ܭ‬ᅶ៓ѐᅶ ᅶ൑҅К‫ܭ‬ᅶ ᅶϯ ᅶ൑. n. al. Hd = -NdM. Ch. engchi U. er. io. sit. y. Nat. மࡋ ࡋ‫܌‬ааΠӈϐኧᏢБ БԄٰ߄Ң Ң:. v ni. (Ԅ 2-2 2-3). ࣁ (Demagnettizing factorr)‫܈‬ѐᅶ߯ኧ(Demagnnetizing ‫ځ‬ύ Nd ࣁѐᅶӢη ‫ॶځ‬ᆶኬࠔ ࠔ‫ޑ‬൳Ֆ‫ރ׎‬ ‫ރ‬ԖᜢǶ࿶ ࿶౛ፕीᆉё ёளǴᐍ༝ ༝ᡏΟঁ࣬ϕ ϕࠟ coeffficient)Ǵ‫ځ‬ ‫ືޔ‬ ືϐѐᅶ൑ ൑ᕴ‫ࣁک‬΋‫ۓ‬ ‫ॶۓ‬:. ( Na + Nb + Nc = 4 (cgs) SI) Na + Nb + Nc = 1 (S. 2-4) (Ԅ 2-2. ჹ‫ܭ‬ᐍ༝ౚᡏԖΟঁ ঁ࣬ϕࠟ‫ޔ‬ ‫ߏືޔ‬ϩձࣁ ࣁ 2a,2b.2cǴӵკ 2-2--8 ‫܌‬ҢǴᐍ ᐍ༝ ᡏεཷёϩ ϩࣁ general ellipsoid ( a b c)ǵprolate sphheroid ( a = b < c)Ϸ ob blate ౚᡏ 26.

(45) spheroid( a< b =c)Οᅿ‫׎‬ԄǴ൩а‫ځ‬ύ‫ ޑ‬prolate spheroid ٰीᆉǴѐᅶӢηё߄ Ңࣁ: Na. Na. Nb. 4S Nc 2. (Ԅ 2-2-5).

(46). º 4S ª r 2 ln 1 1 r m « » m2 1 ¬ m2 1 ¼. (Ԅ 2-2-6). ‫ځ‬ύ ൌ ΤǴ٠ଷ೛྽ m ࡐεϐ௃‫ݩ‬Ǵёஒ΢Ԅ‫ׯ‬ቪԋ:. Na. 立Nc. Nb # 2S 治政大 4S m2. (Ԅ 2-2-7). >ln 2m 1@. (Ԅ 2-2-8). ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. კ 2-2-9 ᐍ༝ౚᡏ. வ(Ԅ2-2-7)Ϸ(Ԅ2-2-8)ёள‫ືߏځޕ‬cБӛ΢ाКอືa‫ک‬bБӛ΢ٰள৒ܰ ᅶϯǴ೭፾Ҕ‫ܭ‬ҺՖߚౚ‫ރ‬ኬࠔ΢Ǵଷ٬ኬࠔඤԋౚ‫ޔރ‬ௗவ(Ԅ2.1.2)Ǵёள‫ډ‬ Οঁື೿ᏱԖ࣬ӕϐᅶϯӢηNsphere = 4/3 (cgs)Ǵ‫܌‬а‫ځ‬ᅶϯӧҺ΋Бӛ΢ࣣ࣬ 27.