Browsing by Author "王韋翔"

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    石墨烯的微波元件研究
    (2015) 王韋翔; Wang, Wei-Hsiang
    石墨烯是由單層碳原子所組成的六角晶格結構，有著高電子遷移率以及反常的量子霍爾效應等有趣以及優異的物理特性，因而被廣泛的研究，像是石墨烯的DC 傳輸量測以及拉曼、光致發射、和紅外光譜等實驗研究，但卻鮮少有石墨烯在量子霍爾領域的微波實驗，因此本論文的研究目標是希望藉寬頻微波量測觀察石墨烯在量子霍爾領域以及微波頻率下的動態反應，本論文會先研究石墨烯微波元件製程方法，由石墨烯的位置定位到共平面波導的設計以及製程，並確認了其微波元件能夠達到阻抗匹配。本論文有兩種石墨烯的微波元件，一種是石墨烯位於中心線與接地面之間，而另一種是位於中心線與中心線之間，而後者與前者的製程差異在於後者會加上由NiCr作成的電阻，其製程方式是藉由蝕刻液來調整NiCr的幾何形狀來達到阻抗匹配。 　　量測方面則是在低溫（1.5 K）高磁場下（8 T）分別使用AC及DC量測，本論文在DC的量測中觀察到了量子振盪（quantum oscillation），且觀測到AC量測的數據與DC量測的數據會有一樣的趨勢，最後本論文建立了一個分析模型嘗試將S-parameters據轉換成AC電導。
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    電漿在鐵鈀和鈷鈀磁性合金薄膜上誘發磁性圖騰和其氫氣效應之研究
    (2021) 王韋翔; Wang, Wei-Hsiang
    這篇論文主要著重在兩種以鈀為基底的磁性薄膜合金;即鐵鈀和鈷鈀磁性合金薄膜。並因種類將實驗分成以鐵鈀合金薄膜為主和鈷鈀合金薄膜為主的兩部分並在其中細分有曝氫以及沒曝氫氣的小節。在第一部分以鐵鈀合金薄膜為主的實驗中，一開始我們使用氧氣和氬氣的電漿結合了電子束微影在30 nm鐵鈀合金薄膜上去製作週期性排列的正方形磁性圖騰，用了原子力顯微鏡(Atomic force microscope)分析了表面形貌發現被電漿處理過的區域表面形貌會變得平整，以及在X光電子能譜(The X-ray photoelectron spectroscopy)發現到被電漿處理過的區域發現會有較完整的三氧化二鐵(α-Fe2O3)的訊號，並在深度的X光電子能譜()量測中觀察到在表面氧化鐵以及其下層鐵鈀合金薄膜之間介面合金組成也受到影響，這代表著電漿不但會改變鐵鈀合金薄膜的表面形貌而且也會影響其表面及介面間的元素組成。此外，我們利用磁光柯爾顯微鏡(Magneto-optic Kerr effect microscopy)在去觀察到了磁性圖騰的結果，被電漿處理過的區域會產生磁疇壁釘紮(Domain wall pinning)。藉由鐵鈀合金薄膜本身擁有的交換偏置場(Exchangebias)去進一步的操控磁性圖騰的翻轉模式。在鐵鈀合金薄膜的曝氫實驗中，我們發現到了鐵鈀合金薄膜在曝氫前的磁性狀態會影響曝氫後的結果，也就是交換偏至場的有無會影響氫氣在鐵鈀合金薄膜中擴散的速率，其結果是藉由曝氫後磁滯曲線隨時間變化的速率來判斷氫氣擴散速率的快慢，並在氫氣擴散的過程中發現到了非共線性磁異向性的磁區而且磁滯曲線會由原本的對稱(真空下)變成不對稱(曝氫後第一次量測)，在氫氣壓力處於0.1 bar時發現到了自發性交換偏至場。在第二部分以鈷鈀合金薄膜為主的實驗中，相似的樣品製程也同樣用在8 nm鈷鈀合金薄膜上，與前者不同的是這邊電漿扮演的是一個加速氧化的誘發因子，即被電漿處理過後會催化該區氧化的速率，其氧化的結果會造成晶格異向性下降並反映在矯頑場的縮減，前者我們使用了在X光電子能譜和顯微X光吸收光譜(micro-area X-ray absorption spectroscopy)去分析薄膜深度的氧化以及表面侷域氧化的元素分析，並證實了電漿處理過後確實會催化該區氧化的速率，後者則是透過柯爾顯微鏡去進行空間中的解析的功能去分析該區磁滯曲線和磁區的變化，基於上述的結果，我們可以藉由電漿調控不同的氧化速率去操控侷域的氧化去改變該區的磁性進而在鈷鈀合金薄膜上產生了磁性圖騰。在此實驗中我們分別量測了0、10、42、217天氧化對於磁性的影響，並發現到在42天時磁性行為發生了不尋常的改變，此時被電漿處理過的區域矯頑場大於沒被處理的區域，我們推測是由於邊界深入氧化產生了一個捕捉效應導致被電漿處理過的區域矯頑場變大。在217天後被電漿處理過的區域則是完全沒有磁性的反應。在鈷鈀合金薄膜的曝氫實驗中，我們延續第二部分的製程在鈷鈀合金薄產生磁性圖騰，在曝氫後緊接著抽真空後利用磁光柯爾顯微鏡進行磁性量測，我們發現到被電漿處理過的區域有著令人驚豔的結果，該區域會同時存在著反鐵磁耦合(Antiferromagnetic coupling)以及Dzyaloshinskii-Moriya interaction，其結果反應在訊號的轉向以及磁區在正負磁場下翻轉時其翻轉方向不對稱。