Abstract
鈷薄膜在薄膜物理的研究領域上，向來一直是熱門的課題，由於它具有優良的鐵磁性質。近來更由於鈷薄膜的 giant magnetoresistance效應的發現，和oscillatory antiferromagnetic ccoupling在Co/Cu/Co夾層中被發現，更使得對於鈷薄膜鐵磁性質與其成長結構研究大為風行。 1981年，L.Gonzalez的研究小組報告顯示，鈷薄膜在銅(111)上由一開始到8個monolayer的薄膜厚度，其LEED (Low Energy Electron Diffraction)圖象皆呈現hcp的六角對稱形式，顯示其為hcp結構。 1989年F. J. Lamelas的研究小組報告了鈷薄膜在銅 (111)上的幾何結構主要是fcc的形式，他們是用X光散射法，得到薄膜的幾何結構，大部分是fcc的形式。 1990年，C.M.Wei，T.C.Zhao和S.Y.Tong以理論計算得出不同厚度，鈷薄膜在銅(111)上的二維XPD(X-ray Photoelecctron Diffracction)圖象，實驗的XPD可以此判斷phase-transition發生時，薄膜的厚度。 1993年G.J.Mankey根據LEED圖象，認為大於4埃薄膜厚度的鈷薄膜在銅(111)上的幾何結構為hcp形式。而隨著我們實驗的進行，1993年四月，Tonner的研究小組以XPD及LEED，得到了鈷薄膜在銅(111)上的幾何結構，隨著薄膜厚度的不同，而有phase transition的結果，即由2 ML(monolayer)以下的fcc結構逐漸轉變為fcc hcp的結構，而在更厚的20層原子厚度的薄膜則明顯呈現hcp結構，而其成長過程為layer by layer成長。故在我們的XPD理論計算尚未完成前，我們部分的XPD的結果，參考Tonner的XPD的理論計算與實驗的結果。 1993年5月，J.dela Figuera的研究小組對鈷薄膜在銅(111)上STM(Scanning Tunneling Microscopy)研究顯示，顯示鈷薄膜並非layer-by-layer的成長，而是"bila- yer"雙層原子的塊狀成長。而本次實驗我們使用MBE(Molecular Beam Epitaxy)元在銅(111)上成長鈷薄膜，利用XPD及LEED表面物理技術，得到了下列結果。?在鈷薄膜厚度在小於兩層原子厚度時，我們的XPD圖象顯示，其為fcc結構，輔以LEED圖象的觀察，我們得到與銅(111)相同的三角對稱LEED圖象，顯示其確為fcc的成長結構。?在鈷薄膜厚度大於3ML時，其幾何結構逐漸轉為hcp形式，而厚度到18層原子厚度時，鈷薄膜完全轉變為hcp結構,XPD和LEED同時支持此結果。?我們1.1 ML的XPD曲線與2.2 ML的XPD曲線同時顯示了fccc結構，此1.1 ML的 XPD曲線顯了forward focusing peak，此顯示了鈷薄膜在銅(111)上可能為"bilayer"的成長支持了STM "bilayer"成長的結果。