系統識別號 | U0002-2007201009213900 |
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DOI | 10.6846/TKU.2010.00577 |
論文名稱(中文) | 磊晶薄膜的成長 |
論文名稱(英文) | Epitaxial thin film growth |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 物理學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Physics |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 98 |
學期 | 2 |
出版年 | 99 |
研究生(中文) | 林明毅 |
研究生(英文) | Ming-Yi Lin |
學號 | 697210572 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2010-07-12 |
論文頁數 | 66頁 |
口試委員 |
指導教授
-
林諭男(inanlin@mail.tku.edu.tw)
委員 - 葉炳宏(phyeh331@mail.tku.edu.tw) 委員 - 柳克強(kcleou@ess.nthu.edu.tw) |
關鍵字(中) |
磊晶薄膜 |
關鍵字(英) |
Epitaxial |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本論文研究以脈衝雷射鍍膜(Pulsed Laser Deposition, PLD)去成長磊晶薄膜,再利用X光繞射儀(X-ray diffractometer)跟原子力顯微鏡(Atomic force microscope, AFM)去探討材料的結晶相跟薄膜表面形貌。 先利用了多鐵材料BiMnO3成長去了解雷射鍍膜的過程跟探討影響薄膜成長的參數。再使用了脈衝雷射-分子束磊晶系統(Laser-MBE),配合反射式高能電子繞射儀(Reflective high energy electron diffraction),去成長和控制La2/3Ca1/3MnO3之成長面,合成YBa2Cu3O7/La2/3Ca1/3MnO3的界面,包括(i) YBa2Cu3O7的”Cu-O面”接La2/3Ca1/3MnO3的”LaCa-O面”以及(ii) YBa2Cu3O7的”Ba-O面”跟La2/3Ca1/3MnO3的”Mn-O2面” 。 |
英文摘要 |
In this study , we used pulsed laser deposition (PLD) technique to synthesize the epitaxial thin films , which were characterized using X-ray diffractometry (XRD) and Atomic force microscopy(AFM). We first explored the effect of deposition parameters on the characteristics of Multiferroics , BiMnO3 so as to understand their correlation . We then used laser-MBE technique , in conjunction with the reflective high energy electron diffraction(RHEED) technique to synthesize YBa2Cu3O7 /La2/3Ca1/3MnO3 with specific interface.We successfully synthesized the YBCO/LCMO/SrTiO3 epitaxial thin films with two different kind of interfaces , viz (i) Cu-O(YBCO) interfaceing LaCo-O(LCMO) and (ii) Ba-O(YBCO) interfaceing Mn-O2(LCMO). |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 目錄..... 4 圖表目錄........ 6 第一章 緒論.... 9 1.1 薄膜的形成技術...... 9 1.2 薄膜的成長.. 13 1.3 磊晶薄膜.... 16 第二章 BiMnO3... 17 2.1 研究動機.... 17 2.1.1 BiMnO3的晶體結構.. 17 2.1.2 BiMnO3的物理特性.. 17 2.2 實驗過程.... 18 2.2.1 脈衝雷射鍍膜...... 18 2.2.2 實驗步驟:......... 19 2.2.3 雷射鍍膜製程之探討........ 21 2.2.4 X光繞射儀(X-ray diffractometer).. 25 2.2.5 原子力顯微鏡(atomic force microscope, AFM)...... 26 2.3 數據分析.... 28 2.4 結論........ 40 第三章 YBa2Cu3O7/La2/3Ca1/3MnO3. 41 3.1 研究動機.... 41 3.1.1 釔鋇銅氧 (YBCO)的晶體結構.. 41 3.1.2 釔鋇銅氧的電荷轉移機制.... 42 3.1.3 鑭鈣錳氧(La0.67Ca0.33MnO3)的晶體結構...... 42 3.1.4 Double-Exchange Model.... 43 3.1.5 Jahn-Teller distortion... 46 3.1.6 YBCO/LCMO 界面(interface)........ 47 3.2 實驗方法.... 50 3.2.2 實驗步驟.. 53 3.2.3 反射式高能電子繞射儀(Reflective high energy electron diffraction)... 57 3.3 數據分析.... 59 3.4 結論........ 63 參考文獻........ 64 圖表目錄 圖 1 基板表面上之成長基礎過程與核形成... 5 圖 2 薄膜成長時之表面能、界面能的關係圖........ 6 圖 3 Volmer -Weber(三維核形成之成長樣式)....... 6 圖 4 Frank-van der Merwe(層狀成長樣式).. 7 圖 5 Stranski-Krastanov(混合成長樣式).. 7 圖 6 BiMnO3的單位晶胞與鈣鈦礦結構BiMnO3的單位晶胞...... 9 圖 7 在交大材料系朱英豪老師實驗室雷射鍍膜的設備........ 13 圖 8 原子力顯微鏡...... 19 圖 9 雷射能量固定在250mJ、溫度為700℃跟固定靶材跟基板的距離9cm,不同氧壓下X光繞射圖........................ 21 圖 10 雷射能量固定在250mJ、溫度為700℃、固定靶材跟基板的距離9cm跟氧壓為1m torr、20 m torr的表面形貌圖....... 22 圖 11 雷射能量固定在250mJ、溫度為700℃、固定靶材跟基板的距離9cm跟氧壓為80m torr、150 m torr的表面形貌圖..... 22 圖 12 雷射能量固定在250mJ、溫度為600℃、固定靶材跟基板的距離9cm,氧壓為20m torr的X光繞射圖.................. 24 圖 13 雷射能量固定在250mJ、溫度為600℃、固定靶材跟基板的距離9cm,氧壓為80m torr的X光繞射圖.................. 25 圖 14 雷射能量固定在250mJ、溫度為600℃、固定靶材跟基板的距離9cm,氧壓為150m torr的X光繞射圖................. 25 圖 15 雷射能量固定在250mJ、溫度為600℃、固定靶材跟基板的距離9cm跟氧壓為20m torr、8 m torr的表面形貌圖....... 26 圖 16 雷射能量固定在250mJ、溫度為600℃、固定靶材跟基板的距離9cm跟氧壓為150 m torr的表面形貌圖............... 26 圖 17 雷射能量固定在250mJ、溫度為600℃、氧壓為80mtorr靶材跟基板的距離7cm、8cm、9cm的X光繞射圖.............. 28 圖 18 雷射能量固定在250mJ、溫度為600℃、氧壓為80mtorr靶材跟基板的距離7cm、8cm、9cm的表面形貌圖............. 29 圖 19 雷射能量在250mJ、溫度為500℃、氧壓為80mtorr、靶材跟基板的距離8cm的X光繞射圖.... 31 圖 20 雷射能量在250mJ、溫度為500℃、氧壓為80mtorr、靶材跟基板的距離8cm的表面形貌圖.... 31 圖 21 YBCO結構.......... 33 圖 22 LCMO結構......... 35 圖 23 YBCO的Cu-O面接LCMO的LaCa-O面..... 39 圖 24 YBCO的Ba-O面接LCMO的Mn-O2面...... 40 圖 25 XMCD的YBCO/LCMO的界面.... 41 圖 26 Laser-MBE在交大材料系朱英豪老師實驗室的示意圖.... 44 圖 27 MBE的示意圖.............. 44 圖 28 基板處理的流程圖......... 46 圖 29 處理好的STO(001)......... 46 圖 30 脈衝雷射鍍膜的示意圖..... 48 圖 31 RHEED示意圖.............. 49 圖 32 薄膜成長的RHEED.......... 50 圖 33 不同成長模式的RHEED...... 50 圖 34 YBCO的Ba-O接LCMO的Mn-O2示意圖.... 52 圖 35 成長YBCO跟LCMO的RHEED圖...... 53 圖 36 YBCO的Cu-O面接LCMO的LaCa-O示意圖..... 54 圖 37 成長SRO、YBCO跟LCMO的RHEED圖..... 54 |
參考文獻 |
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