利用磁力探针显微镜测量氧化锌参杂钴奈米线的居礼温度.PDF

利用磁力探針顯微鏡測量氧化鋅參雜鈷奈米線的 居禮溫度 學生: 侯朝振 指導教授: 簡紋濱 教授 國立交通大學電子物理研究所碩士班 摘要 ZnO 為一室溫下具有寬能階 3.37 V的半導體，是個適合在短波長及紫外光 波段的光電子學應用上的材料。近年來已有物理學家根據理論以及實驗的預測結 果顯示以 ZnO或 GaN 為主的稀磁性半導體相當的被看好具有室溫鐵磁性，因此 本實驗即利用磁力探針顯微鏡觀察 ZnO 參雜鈷的奈米線的磁力性質。 實驗上，利用高溫爐管成長出 ZnO 奈米線後，再利用離子佈植法將不同濃 度的鈷打入樣品得到 Zn0.89Co0.11O 、 Zn0.92Co0.08O 、Zn0.95Co0.05O 、Zn0.98Co0.02O ， 不同參雜濃度的奈米線材料，選取佈植能量為 40 kev 以及鈷濃度為 11 %的氧化 鋅奈米線為此實驗的量測樣品，因為 Co 離子佈值後會破壞奈米線的外型，隨著 佈植劑量增高破壞越明顯，因此將奈米線放置在高溫爐中以氣壓 8x10 −6 torr ， 600 o C的溫度下做熱退火 6 小時的處理，以修復大部份的缺陷並增加氧的空缺 提高奈米線的鐵磁性。 由磁力探針顯微鏡我們量測到氧化鋅參雜鈷奈米線具有室溫鐵磁性，且觀測 到磁區的翻轉，也發現許多奈米線有多個磁區的分布，掃描得到的磁力影像顯示 奈米線具有亮暗的帶狀磁區分別代表反平行或平行於探針的磁化方向。藉由量測 不同溫度下奈米線的磁力影像可得到一個磁力和溫度的函數，並預測出奈米線的 居禮溫度大約在 450 K 左右，高於其他稀磁性半導體的居禮溫度，適合用來發展 室溫中應用的電子元件。 I Obtaining Curie Temperature of Zn Co O nanowires 1-x x by Using Magnetic Force Microscopy Student ：Chao-Zhen Hou Advisor ：Prof. Wen-Bin Jian Institute of Electrophysics National Chiao Tung University Abstract ZnO is a semiconductor of wide bandgap 3.37 V in the room temperature, and it is suit for optoelectronics application in a short wave length and ultraviolate waveband. In recent year, physicist have predict that dilute magnetic semiconductor such as ZnO and GaN have the room temperature ferromagnetism according to theory and the anticipation of experiment result. Therefore, in this experiment, we use Magnetic Force Microscopy to observe magnetic property of Zn Co O nanowires. 1-x x