本實驗利用X光反射率與X光繞射實驗方法來研究磁性薄膜樣品Pd/Fe/Fe-silicide/Si在外加磁場中，其結構的變化情形。我們發現到在磁場作用下，反射光譜圖中由於薄膜層與層之間的差異所形成的建設性干涉條紋波形訊號，其週期性與強度等皆發生隨著外加磁場強度改變而變化的現象，反映出當外加磁場大於一定值時，磁性薄膜樣品的形貌、厚度與粗糙度等物理量會產生變化。因此推測當外加磁場作用在磁性薄膜樣品上，其鐵薄膜層部分形貌有可能發生重新排列的情形。

Using X-ray reflectivity , we report the responses of the magnetic films under the application of magnetic field. A thin film sample of Pd/Fe/FeSi/Si was prepared for this study. Under the application of magnetic fields, we observed that the periodicity and the intensity of the fringes resulting from the constructive interference between the layers can be changed as the field strength exceeding a threshold value, suggesting the morphology, including the periodicity, thickness and roughness of the films have been changed by the applied fields. These changes are understood to be possibly caused by the re-arrangement of the Fe domains in the film by the fields

目錄
緒論	1
第一章 磁性與磁性薄膜	3
1-1 磁性物質介紹	3
1-2 磁異向性	9
1-3 磁性薄膜介紹	11
1-4 磁性薄膜應用	14
第二章 X光發展與基本理論	18
2-1 X光的發展	18
2-2 X光繞射條件	20
2-3 倒晶格空間	22
2-4 反射率原理	24
2-5 反射率光譜圖計算模擬	29
第三章 實驗設施與步驟	34
3-1 同步輻射光源	34
3-2 光束線實驗站	40
3-3 實驗儀器介紹	42
3-4 樣品介紹	46
3-5 實驗方法	49
   3-6 擬合分析	55
第四章 實驗結果與分析	59
4-1樣品Pd/Fe/Fe-silicide/Si 柯爾磁光效應量測	59
4-2 樣品Pd/Fe/Fe-silicide/Si反射率光譜圖(升場)	60
4-3 樣品Pd/Fe/Pd-silicide/Si反射率光譜圖(降場)	70
第五章 結論	82
參考文獻	83
 


圖目錄
圖(1-1-1) 順磁性物質不受外在因素影響下，其原子的磁矩排列方向呈現隨機排列。	4
圖(1-1-2) 鐵磁性的重要特徵磁滯現象。	6
圖(1-1-3) 反鐵磁性物質磁矩排列方式以及磁化率倒數與溫度的關係。	7
圖(1-1-4) 陶鐵磁性物質磁矩排列情形。	8
圖(1-2-1) 物質內部的去磁場產生示意圖。	11
圖(1-2-2) 鐵的磁化量、線性方向磁致伸縮，以及體積磁致伸縮對外加磁場強度關係的示意圖。	12
圖(1-2-3) 對鎳施予擴張力(+)與壓縮力(-)得到的磁滯曲線差別。
14
圖(1-2-4) 擴張應力與正磁致伸縮物質磁域磁化方向作用關係示意圖。	16
圖(1-2-5) 壓縮應力與負磁致伸縮物質磁域磁化方向作用關係示意圖。	17
圖(2-1-1) 陰極射線管示意圖。	18
圖(2-2-1) 布拉格繞射之示意圖。	20
圖(2-4-1) 光在不同介質中行進的路徑示意圖。 	25
圖(2-5-1) X光反射光譜模擬圖。	29
圖(2-5-2) 不同粗糙度的反射光譜圖。	30
圖(2-5-3) 不同厚度的反射光譜圖。	31
圖(2-5-4) 不同密度的反射光譜圖。	32
圖(2-5-5) 不同波長的反射光譜圖。	33
圖(3-1-1) 同步輻射光源波段範圍示意圖。	34
圖(3-1-2) 同步加速器發光原理示意圖。	35
圖(3-1-3) 同步輻射加速器整體設施示意圖。	36
圖(3-1-4) 增頻磁鐵發光機制示意圖。	37
圖(3-1-5) 聚頻磁鐵發光機制示意圖。	37
圖(3-1-6) 三種磁鐵產生光的輻射孔徑差異。	37
圖(3-1-7) 各種磁鐵產生光的亮度差異。	38
圖(3-2-1) NSRRC BL07A光束線光學元件相對位置示意圖。	40
圖(3-2-2) NSRRC BL07A實驗站內部擺設及八環繞射儀。	41
圖(3-3-1) 磁力座架設於繞射儀上以及施加In-plane方向磁場
 	的情形。	43
圖(3-3-2) 霍爾磁場感應器HGT-3030運作示意圖。	44
圖(3-3-3) 霍爾磁場感應器被放置在樣品下方作量測。	45
圖(3-4-1) 	薄膜樣品Pd/Fe/Fe silicide /Si示意圖。	46
圖(3-4-2) 超高真空系統抽真空流程。	47
圖(3-4-3) 蒸鍍槍工作原理。	48
圖(3-5-1) (a)  且針尖高於準線；(b)  針尖低於準線。	49
圖(3-5-2) 針尖完全對準十字準線中心。	50
圖(3-5-3) 鋅衰減片的吸收光譜圖，於K-edge做能量校正。	51
圖(3-5-4) 藉由感光紙顯影可以知道光點聚焦情形以及光路徑。	52
圖(3-6-1) 擬合流程圖。	55
圖(3-6-2) 實驗擬合分析模型示意圖。	56
圖(3-6-3) 實驗擬合分析結果。	56
圖(3-6-4) 添增擴散層的實驗擬合分析模型示意圖。	57
圖(3-6-5) 實驗擬合分析結果。	57
圖(4-1-1) 樣品Pd/Fe/FeSi/Si的MOKE 磁性量測結果磁滯曲線圖。	59
圖(4-2-1) 樣品Pd/Fe/FeSi/Si在不同磁場下量測的反射光譜圖。	60
圖(4-2-2) Pd/Fe/FeSi/Si隨外加磁場變化的反射光譜局部放大圖。	61

圖(4-2-3) Pd/Fe/FeSi/Si無外加磁場下的反射光譜及擬合曲線。	62
圖(4-2-4) Pd/Fe/FeSi/Si在600 Oe磁場下的反射光譜及擬合曲線。	63
圖(4-2-5) Pd/Fe/FeSi/Si在1000 Oe磁場下反射光譜及擬合曲線。	64
圖(4-2-6) Pd/Fe/FeSi/Si在2000 Oe磁場下反射光譜及擬合曲線。	65
圖(4-2-7) Pd/Fe/FeSi/Si在4000 Oe磁場下反射光譜及擬合曲線。	66
圖(4-2-8) Pd/Fe/FeSi/Si在6000 Oe磁場下反射光譜及擬合曲線。	67
圖(4-2-9) 樣品Pd/Fe/FeSi/Si反射率量測分析不同外加磁場下的鐵薄膜層厚度變化趨勢。	68
圖(4-2-10) 樣品Pd/Fe/FeSi/Si反射率量測分析不同外加磁場下的鐵薄膜層粗糙度變化趨勢。	69
圖(4-3-1) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場6000 Oe下降至4000 Oe的反射光譜及擬合曲線。	70
圖(4-3-2) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場4000 Oe下降至3000 Oe的反射光譜及擬合曲線。	72
圖(4-3-3) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場3000 Oe下降至2000 Oe的反射光譜及擬合曲線。	73
圖(4-3-4) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場2000 Oe下降至1000 Oe的反射光譜及擬合曲線。	74
圖(4-3-5) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場1000 Oe下降至600 Oe的反射光譜及擬合曲線。	75
圖(4-3-6) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場600 Oe下降至400 Oe的反射光譜及擬合曲線。	76
圖(4-3-7) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場400 Oe下降至300 Oe的反射光譜及擬合曲線。	77
圖(4-3-8) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場300 Oe下降至200 Oe的反射光譜及擬合曲線。	78
圖(4-3-9) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場200 Oe下降至0 Oe的反射光譜及擬合曲線。	79
圖(4-3-10) 樣品Pd/Fe/FeSi/Si反射率量測分析不同外加磁場下的鐵薄膜層厚度變化趨勢。	80
圖(4-3-11) 樣品Pd/Fe/FeSi/Si反射率量測分析不同外加磁場下的鐵薄膜層粗糙度變化趨勢。	81
 

表目錄
表(4-2-1) Pd/Fe/FeSi/Si在 1000 Oe磁場下各薄膜層的物理量。	62
表(4-2-2) Pd/Fe/FeSi/Si在 600 Oe磁場下各薄膜層的物理量。	63
表(4-2-3) Pd/Fe/FeSi/Si在 1000 Oe磁場下各薄膜層的物理量。	64
表(4-2-4) Pd/Fe/FeSi/Si在 2000 Oe磁場下各薄膜層的物理量。	65
表(4-2-5) Pd/Fe/FeSi/Si在 4000 Oe磁場下各薄膜層的物理量。	66
表(4-2-6) Pd/Fe/FeSi/Si在 6000 Oe磁場下各薄膜層的物理量。	67
表(4-3-1) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場6000 Oe下降至4000 Oe下降的各薄膜層的物理量。	71
表(4-3-2) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場下降至3000 Oe的各層物理量。	72
表(4-3-3) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場下降至2000 Oe的各層物理量。	73
表(4-3-4) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場下降至1000 Oe的各層物理量。	74
表(4-3-5) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場下降至600 Oe的各層物理量。	75
表(4-3-6) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場下降至400 Oe的各層物理量。	76
表(4-3-7) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場下降至300 Oe的各層物理量。	77
表(4-3-8) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場下降至200 Oe的各層物理量。	78
表(4-3-9) Pd/Fe/FeSi/Si外加磁場下降至0 Oe的各層物理量。	79

參考文獻
[1].	Nicla A. Spaldin, “Magnetic Materials Fundamentals and Applications”, Second Edition (2011)
[2].	B.D.Cullity（1972）,Introduction to Magnetic Materials,Addison Wesley
[3].	C.Kittel（1997）,Introduction of Solid State Phys,7th ed,John Wiley & Sons incB. D. Cullity, “Elements of X-ray Diffraction”(1956) 
[4].	郭建成，林敏聰， 3d 過渡金屬超薄膜及其合金之磁性， 
物理雙月刊（廿二卷六期）2000年12月
[5].	張慶瑞，磁性物理在資訊儲存上的應用，
物理會刊(十一卷三期)1989年
[6].	B. D. Cullity, “Elements of X-ray Diffraction” (1956)
[7].	X-ray Reflectivity Study of Thin Film, Feng Huang, Ph. D. ,Center for Materials for Information Technology. The University of Alabama, AL 35487 (June 2005)
[8].	J. D. Jackson, “Classical Electrodynamics”, Third Edition
[9].	國家同步輻射研究中心 http://www.srrc.gov.tw/
[10].	Insertion Devices, Ching-Shiang Hwang, NSRRC (2008)
[11].	Shih-Hung Chang, Chien-Hung Chang, and Jwei-Ming Juang, Chinese Journal of Physics, Vol.50, No.2 (2012)
[12].	同步輻射中心BL07A八環繞射儀操作手冊
[13].	Hall Generators Magnetic field Sensors Application Note
[14].	D. M. Mattox, “ Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing”(1998)
[15].	LEPTOS 6 User Manual(2009)
[16].	H. C. Cheng, T. R. Yew, and L. J. Chen, J. Appl. Phys., 57, 5246 (1985)
[17].	E. W. Lee, ” Magnetostriction and Magnetomechanical Effects”, Rep. Prog. Phys. 18 184 (1955)
[18].	T. Kakeshita, T. Terai, M. Yamamoto and T. Fukuda, ESOMAT 2009, 04008 (2009)
[19].	Rodrigo Arias and D. L. Mills, Phys. Rev. B 59, 11871(1999)