研究成果概況:

 

歷年主要研究之成果可以分為若干項目:

 

 

鐵磁性金屬薄膜的結構分析:

l          測量Co/Cr多層薄膜之巨磁阻(GMR)現象與其介面粗糙度有密切關係。介面粗糙度越大,其磁阻變化也越高,為國際上少數之實驗數據之一(J. Appl. Phys. 1994)(與成大黃榮俊教授合作)

l          Permalloy/Cr多層薄膜中,以X光繞射鑑定,permalloy10 nm之內形成hcp相,為世界上首度發現之結構(Phys. Rev. 1998)(與成大黃榮俊教授合作)

l          Permalloy/Mo多層薄膜中,以X光繞射鑑定permalloy結構,發現其晶向將隨Mo緩衝層之厚度而旋轉,並首度提出島狀成核側壁穩定新晶向之新假說(Japan J. Appl. Phys. 1999)(與成大黃榮俊教授合作)

l          研究PtMn/Ni80Fe20(110) 雙晶磊晶層受鉬表面梯階之影響,發現旋轉磊晶之形成 (J. Appl. Phys. 2000, Phys. Rev. 2001)以及交換磁場與序化之關係 (JMMM 2006)(與成大黃榮俊教授合作)

l          研究磊晶 Co/Pt 多層膜,測定了飽合磁化量與平面上應變有正比之關係進而影響其垂直異向性(J. Appl. Phys.2001, J. Magn. Magn. Mater 2004),更利用X光吸收光譜法證實Co/Pt介面間之局部之平整性以及Co形成類似FCC之結構(J. Synchrotron Rad. 2001)(與成大黃榮俊教授合作)

l          X光繞射研究CrPt3磁性薄膜認為其垂直異向性發生之原因為化學有序異向性所造成 (J. Appl. Phys. 2005) (與成大黃榮俊教授合作)

l          利用極化中子反射法測量 permalloy/Cr/Permalloy以及permalloy/Ru/permalloy參層薄膜,發現磁矩有biqudratic coupling之現象,以及發現軌道自旋增進4之現象 (Physica B2003, Physica B 2004)(與成大黃榮俊教授合作)

l          介面活性劑奈米技術製造3 nmFePt奈米顆粒,並研究其磁性與結構相變及其自組裝排列之關係,並發展異常掠角小角度散射法研究FePt奈米顆粒於金膜保護下退火之結構變化。(J. Magn. Magn. Mater. 2004, IEEE Mag. 2005, J. Appl. Crystall 2007)

l          研究稀磁性半導體ZnO:CoFe發現室溫下仍具磁性,並以X光吸收光譜證實Co取代Zn之位置,而不形成顆粒。 (Appl. Phys. Lett. 2004)(與成大黃榮俊教授合作)

 

 

其它相關之表面薄膜及奈米分析研究

l          闡明水氣脫附為真空腔表面釋氣率高之主因,並首度示範無水灌氣,真空腔可達超高真空不需烘烤 (J. Vac. Sci. Tech. A 1987)(與同步輻射劉遠中教授合作)

l          LEEDX光掠角繞射研究次單層鉛原子於Cu(110)表面上結構及相圖, 首度發現此一系統有p(9x1) p(12x1)之結構 (Appl. Phys. A 1990), 並發現有Floating incommensuratePinning state之相變化 (Phys. Rev. Lett. 1990)(EXXON梁耕三教授主持)

l          X光掠角繞射研究Nb磊晶薄膜於藍寶石單晶上之結構, 並測量到其misfit 差排之結構 (Acta Metall. 1992)(EXXON梁耕三教授主持)

l          X光量測GaN之薄膜結構,首度提出正確rocking curve之測量法為平面上測量而非傳統之測量方法,因而可提升其寬度與電荷移動率之相關性(Appl. Phys. Lett. 1996)。晶向亦會受表面斜切之台階影響(J. Cryst. Growth,1999)並利用高溫低溫交錯成長可得差排較少之GaN磊晶薄膜(J. Appl. Phys. 2000)(與中大紀國鐘教授合作)

l          X光反射法臨場實驗, LiNO3低溫濺鍍薄膜在 4 nm 厚度以下為島狀成長,而且發現與矽基板之間有擴散現象(Physica B, 1998; J. Mater. Res. 2000)。同樣的方法研究Ta2O5濺鍍成長初期亦形成島狀成長(J. Crystal Growth, 2002) (與同步輻射李信義博士合作)

l          利用X光掠角小角度散射分析Mo離子佈植入矽晶片,MoSix成長之過成片電阻之變化(J. Appl. Cryst. 2003) (梁正宏教授合作)

l          離子濺鍍BaTiO3/LaNiO3 LSMO/ LaNiO3多層磊晶薄膜,以增進BaTiO3極化參數,較塊材增加數倍 (J. Electro Soc. 2006, Thin Solid Film 2007) (與同步輻射李信義博士合作)

l          研究TiO2奈米管之生成,浸鍍 Pt後,紫外光照射下水解產生氫氣之數量(Catalyst Lett. 2004) (與彰師大林秋薰教授合作)

l          以電漿噴塗法製造固態氧化物之陽極及陰極並分析其結構。(與核能所黃振興博士合作)

 

X光及中子散射儀器設備之發展與奈米顆粒分析奈米檢測技術上實驗方法之建立:

   

l          設計臺灣同步輻射增頻磁鐵X光束線,於狹小空間做成三條不同功能X光束線之組態,為世界唯一 (Rev. Sci. Instrum. 1994)。研究臺灣同步輻射增頻磁鐵X光束線光源無法聚焦成點光源之問題對X光實驗之影響 (Nucl. Instrum. Meth. 2001)。另外,設計及建造一條多功能價廉之同步輻射X光束線,花費僅為其它同步輻射X光束線之33%,可供照射、吸收光譜學與散射學等不同之研究群轉換使用,亦為世界少數具有多功能易於轉換而且價廉之光束線 (J. Synchrotron Rad. 1998)。設計及試車一部同步輻射X光雙晶分光儀,其特點為雙晶間距可調不用連動裝置,具有價廉且適用能量範圍廣之優點, 其造價僅為一般分光器之1/3 (Rev. Sci. Instrum. 1998)(與台大鄭伯昆教授合作)

l          首度建造一部簡易線段式離子腔,可以同時偵檢兩個以上之同步輻射X光之能量及絕對通率(Rev. Sci. Instrum. 1999)

l          建立國內同步輻射X能量解析式小角度散射儀及反射儀,並研究其限制 (Rev. Sci. Instrum. 1999; Nucl. Instrum. Meth. 2001)

l          於國內首度建立第一部結合真空蒸鍍及X光繞射儀器於一體之設備,可供臨場研究薄膜成長結構變化實時(realtime)測量實驗之用。並首度發表利用固定角度X光全反射法,實時測定薄膜成長之厚度,速率及粗糙度變化 (Appl. Surf. Sci. 1996; J. Appl. Cryst. 1998; Physica B 1998)

l          於奈米檢測技術上,如SEM/TEM, RBS, EDX, XRF以及SPM之技術,以及雷射干涉儀之技術也詳加瞭解,證實了AFM之可靠及適用程度於0.1奈米尺度有其問題.(Inter. J. Nanoscience, 2004)研究原子力顯微鏡與 X光反射儀法之差異,說明了 AFM之限制(SPIE 2004)

l          於國內THOR建立第一部中子反射及繞射儀(Chinese J Phys. 2007)

l          參與總價約六百萬美元之台澳中子束之建造(中大李文獻教授主持)

l          參與總價約三百萬美元之同步輻射X磁散射束之建造(張石麟教授主持)

 

核子化學研究與放射化學應用:

l          研究核分裂之產率,首度測量鈾-235熱中子分裂產物中,溴-84及鑭-148isomer ratio, 並計算出其剛分裂瞬間分裂碎片之自旋角動量(J. Raidoanal. Nucl.Chem. Lett. 1987)

l          首度測量中能量碳-12碰撞鈾-238反應碎片之獨立產率,瞭解其反應機制具有高能及低能入射粒子之反應機制之成份,並推算其反應截面。(Phys. Rev. C. 1987; Phys Rev. C 1988)

l          運用加速器質子及氘離子活化法測定磷化鎵液態磊晶層之氮含量,確定磷化鎵液態磊晶層之氮含量已達理論濃度(Nucl. Sci. J. 1987)。並利用雙能量活化法可以同時測定微量之硼與氮含量,且探討其適用範圍。 (J. Radianal. Nucl. Chem. Lett 1996)

l          利用個人電腦 PC(XT)建造一部價廉且每分鐘可以擷取30個加馬能譜之時序多階脈高分析儀,並可紀錄無感時間隨時間之變化,而價格僅為商業化機型之20%(J Radianal. Nucl. Chem. 1988)。進而推展為多工多階脈高分析儀、時序多階脈高分析儀、雙參數多階脈高分析儀、以及主僕式多階脈高分析儀等四機一體之功能。其中主僕式多階脈高分析儀可以將無感時間降低甚多。(J. Radianal. Nucl. Chem. 1992)