此論文是利用X光吸收光譜近邊緣結構(XANES)對FeXPd1-X (0.25~X~0.75)合金薄膜分別成長在MgO(100)與SrTiO3(100) 基板上的數據分析，在Fe K-edge吸收譜圖中，發現當Fe的濃度增加時，樣品的結構將有所改變。藉由Fe L2,3-edge和Pd L3-edge兩者的吸收譜圖中觀察到Fe與Pd之間會有電子轉移的現象，因此我們利用磁圓偏振二向性(MCD)測量出Fe的磁性，得知Fe濃度越大有效磁矩越小，造成樣品中Fe磁性越小。整體樣品中Fe的磁性影響力比Pd來的大，所以當Fe濃度增加，整體樣品的磁性也隨之便大。在Fe L3-edge的半高寬圖中得知在濃度最小的Fe0.25Pd0.75與基板MgO(100)和SrTiO3(100)的匹配度最高。

We have performed x-ray absorption spectroscopy (XAS) measurements on two series of FeXPd1-X (0.25~X~0.75) alloy thin films, which are grown on MgO (100) and SrTiO3 (100) substrates. Systematic variations of the spectral shapes with the Fe/Pd ratio are observed in Fe L2,3-edge XAS spectra for thin films grown on all two substrates. Fe K-edge spectra indicate that the absorption threshold is not affected by the relative concentration of the two elements. The spectral shapes also vary systematically with the Fe/Pd ratio. In Fe L2,3-edge, the spectral shape changes in the films on MgO (100) and SrTiO3 (100) substrates are presumably due to the charge transfer between Fe 3d and Pd 4d states. When concentration of Fe increases, the phenomenon of the charge transfer is more obvious. The Fe L2,3-edge magnetic circular dichroism (MCD) spectra results indicate that magnetic moment of Fe ions decreases as Fe concentration increases, the outcome is different from the common cognition. The full width at half maximum (FWHM) of Fe L3-edge indicate Fe0.25Pd0.75 grown on MgO (100) and SrTiO3 (100) substrates lattice miss-match is smallest.

第一章 序論 1   
第二章 樣品簡介 3  
2-1  實驗樣品的製作 3 
2-2  FexPd1-x(0.25< x <0.75)合金薄膜的晶體結構 3  
2-3  FexPd1-x(0.25< x <0.75)合金薄膜的磁性探討 6   
第三章 X光吸收光譜與X光磁圓偏振二向性簡介 9 
3-1  X光吸收光譜近邊緣結構(XANES) 13  
3-2  延伸X光吸收光譜精細結構（EXAFS] 14  
3-3  數據分析 16   
3-4  X光磁圓偏振二向性簡介 22
第四章 實驗設備與量測方法 25  
4-1  X光光源 25   
4-2  單色儀 27   
4-3  光譜測量方式 27  
4-4  X光磁圓偏振二向性(XMCD)量測方式31
4-5  測量樣品的處理與準備 33 
第五章  結果與討論 34  
5-1  以MgO (100)為基底的X光吸收光譜譜圖(XANES)分析 34
5-2  以SrTiO3 (100)為基底的X光吸收光譜譜圖(XANES)分析 52
第六章  結論 63 
參考文獻 64 
 
圖目錄
圖1.1 MRAM技術的路程圖 2
圖1.2 MRAM的結構圖 2
圖2.1 為FePd塊材的相圖（phase diagram] 4
圖2.2 面心四方結構 (L10) 5  
圖2.3 面心立方結構 (L12) 5  
圖2.4 體心正方結構 5  
圖2.5 物質磁性來源的流程圖 6
圖2.6 五種磁性物質的基本磁矩結構 8  
圖2.7 Fe塊材的磁矩分布圖 8  
圖3.1 物質吸收截面與能量之關係圖 11
圖3.2 XANES與EXAFS分界圖 12
圖3.3 光電子平均自由路徑與能量關係圖 13
圖3.4 單一散射與多重散射之圖示 14  
圖3.5 出射電子受鄰近原子的背向散射，而產生干涉現象 15  
圖3.6 X光吸收光譜之數據分析流程 16
圖3.7 選擇能量底限E0值的不同方法 18
圖4.1 X光吸收光譜實驗示意圖 26
圖4.2 穿透式 28   
圖4.3 X光通過物質之強度衰減 28  
圖4.4 螢光式 30
圖4.5 電子逸出式 30
圖 4.6 光子吸收過程 30
圖 4.7 Ni L3,2-edge吸收光譜 32
圖 4.8 Ni的MCD譜圖 32
圖 5.1  Fe K-edge吸收光譜圖，以MgO(100)為基底去成長FexPd1-        x一系列的樣品 37
圖 5.2  Fe K-edge吸收光譜圖譜型上的結構變化，以MgO(100)為基 
        底去成長FexPd1-x一系列的樣品 38
圖5.3   Fe L2,3-edge吸收光譜圖，以MgO(100)為基底去成長 
        FexPd1-x一系列的樣品 44
圖5.4   Fe L2,3-edge的吸收譜圖歸一在L3-edge(a峰)的位置上，
        以MgO(100)為基底去成長FexPd1-x一系列的樣品 45
圖5.5  電子在Fe 3d和Pd 4d所填入的軌域位置 46
圖5.6  Fe L2,3-edge歸一化後Fe0.25Pd0.75的XMCD光譜圖，以 
       MgO(100)為基底去成長 47
圖5.7  樣品FexPd1-x(x=0.25~0.75)的Fe L3-edge XMCD 光譜圖以 
       MgO(100)為基底去成長 47
圖5.8  Fe L3-edge半高寬圖，以MgO(100)為基底去成長FexPd1-x  
       一系列的樣品 48
圖5.9  Pd L3-edge的吸收光譜圖，以MgO(100)為基底去成長FexPd1-       x一系列的樣品 51
圖5.10  Fe K-edge吸收光譜圖，以STO(100)為基底去成長FexPd1-x 
        一系列的樣品 54
圖5.11  Fe K-edge吸收光譜圖譜型上的結構變化，以STO(100) 
        為基底去成長FexPd1-x 一系列的樣品 55
圖5.12  Fe L2,3-edge吸收光譜圖，以SrTiO3(100)為基底去成長 
        FexPd1-x 一系列的樣品 58
圖5.13  Fe L3-edge半高寬圖，以SrTiO3(100)為基底去成長FexPd1-        x 一系列的樣品 59
圖5.14  Pd L3-edge的吸收光譜圖，以SrTiO3(100)為基底去成長 
        FexPd1-x 一系列的樣品 62

表目錄
表5.1  樣品FexPd1- x(x =0.25~0.75)在MgO(100)基板上的結構變 
       化 36
表5.2  三種不同濃度樣品中Fe與Pd磁性測量值 47
表5.3  三種不同濃度樣品與基板MgO(100)和STO(100)的晶格常數 
       測量值 48
表5.4  樣品Fe xPd1- x(x =0.25~0.75)在STO(100)基板上的結構變
       化 53

[1].C. J. Lin , G. L. Gorman, APL 61, 1600~1602（1992）
[2].Hsu et al, JAP 89, 7068~7070（2001）
[3].D. Halley , Surface Science 481, 25~32 （2001）
[4].P. Poulopoulous et al, Thin Solid Films 371, 225（2000）
[5].J. I. Hong , J.M.M.M 285, 359~366（2005）
[6].葉林秀、李佳謀，物理雙月刊，26卷4期，607~619 (2004)
[7].D. Halley , Surface Science 481, 25~32 （2001）
[8].V. Gehanno , PRB 55, 552~555（1997）
[9].P. Kamp et al, PRB 59, 1105~1112 （1999）
[10].汪勁凡，國立中正大學物理研究所碩士論文(2007)
[11].戴嘉亨，從基礎電磁學到奈米材料之磁物質
[12].許智鈞，國立中山大學物理研究所碩士論文(2005)
[13].X-Ray Absorption : Principles, Application,  
     Techniques of EXAFS, SEXAFS, SEXAFS and XANES ,   
     edited by D. C.Koningsberger, and R. Prins, Chem.  
     Analysis Vol. 92 (Wiley 1988).
[14].E. A. Stern, et al, Phys. B. 208&209, 117 (1995).
[15].D. E. Sayers, Phys. Rev. Let. 27, 1024 (1971).
[16].EXAFS and Near edge Structure , edited by A.  
     Bianconi,L.Incocciaand S. Stipcich  (Springer-Verlay 
     1983).
[17].D. E. Sayers, E. A. Stern, and F. W. Lytle, Phys. Rev. 
     Let. 27, 1024 (1971)
[18].Synchrotron Radiation Research, edited by H. Winick, 
     S.Doniach (1980).
[19].安全訓練手冊，新竹同步輻射
[20].C.S. Hwang, F.Y, Lin. et al., Rev Sci.Instrum.69,1230 
     (1998)
[21].BL17C(Wiggler)光束線操作手冊，新竹同步輻射
[22].H. Purdum, P. A. Montano, PRB 25, 4412~4417（1982）
[23].Frank de Groot, Chem. Rev.,101, 1779~1808 (2001)
[24].J. Buschbeck, I. Lindemann., PRB. 76, 205421-1~205421-
     8(2007)
[25].汪勁凡，國立中正大學物理研究所碩士論文(2007)
[26].A. Simopoulos, E. Devlin, Phys. B. 54, 9931~9941 (1996)
[27].Reiko Nakajima., PRB 59, 6421~6429（1999）
[28].Erik C. Wasinger el al ,J. AM. CHEM. SOC. 125, 12894-
   12906 (2003)
[29].Y. S. Shi., PRB 65, 172410-1~172410-4（2002）
[30].Ying Chen ,Takaharu Atago and Tetsuo Mohri J. Phys. 14 
    1903–1913 (2002)
[31].P. Mohn, E. Supanetz and K.Schwarz., Aust. J .Phys.,46 
    651~662 (1993)
[32].D. F. Shriver, P. W. Atkins. Inorganic Chemistry 3rd 
    edition, Oxford University Press, 227-236 (2001)
[33].Zumdahl, Steven S. Chemical Principles, Fifth Edition. 
    Boston: Houghton Mifflin Company, 550-551,957-964 (2005)
[34].I. Galanakis et al. Computational Materials Science 
    17455~458 (2000) 
[35].M. Alouani, H. Dreysse, Current Opinion in Solid State 
    and Materials Science 4 499 ~504 (1999) 
[36].X.N. Sun, X.Y. Xu, Z.B. Tang, G.S. Dong, X.F. 
     Jin .,Physics Letters A 372 1687~1690 (2008) 
[37].C.A. Kuhnen.,PRB 46 8915~8925 (1992)
[38].BL16A(DCM)光束線操作手冊，新竹同步輻射
[39].Laurens C. Witjens, J. H. Bitter, A. J. van Dillen, 
     K.P. de Jong and F. M. F. de Groot .,Phys . Chem. Chem 
     3903 ~ 3906 (2004)
[40].Y.S. Lee, C.N. Whang et al.,PRB 129 387~391 (1997)
[41].En-Jin Cho et al.,PRB 52 16443~16450 (1995)