Spintronik uygulamalar için (Py)xcu1-x manyetik ince film sistemlerinin geliştirilmesi ve analizi

Abstract

Bu tez çalışmasında, PyxCu1-x alaşım ince filmlerin spintronik sistemlerde kullanılmak üzere yapısal ve manyetik özelliklerinin detaylı olarak araştırılması amaçlanmıştır. Alaşım ince film sistemleri MgO (100) alttaş üzerine farklı kimyasal konsantrasyon oranlarında hazırlanarak, kimyasal konsantrasyon oranlarının yapısal ve manyetik özellikler üzerinde etkileri incelenmiştir. Geliştirilen ince film sistemlerinin kristal yapı özellikleri XRD tekniği kullanılarak yapılmıştır. Yapılan analizlerde örneklerin latis sabitleri Bragg Yasası ve Vegard İkili Bileşik yasası ile hesaplanarak konsantrasyon oranına göre değiştiği görülmüştür. Yüzey morfolojileri incelendiğinde örneklerin homojen bir ve ortalama eşit tane boyutlarına sahip olduğu gözlemlenmiştir. Örneklerin manyetik özellikleri FMR ve VSM sistemleri kullanılarak incelenmiştir. FMR ölçümleri sonucunda permalloy-bakır alaşım filmlerinin oda sıcaklığında ferromanyetik özelliklere sahip olduğu gösterilmiş ve alaşım filmlerin iki farklı manyetik anizotropi varlığı tespit edilmiştir. Manyetik anizotropi özelliklerinin kimyasal konsantrasyon oranlarına bağlı olarak değişmesinin yanında örneklerin manyetik momentlerinin yönelimi ise düzlem içi ve düzlem dışı geometrilerden farklı olduğu belirlenmiştir. Titreşimli örnek manyeto metrisi ölçümlerinde ise örneklerin konsantrasyon oranına bağlı olarak ferromanyetik davranıştan süperparamanyetik davranışa yöneldiği gözlemlenmiştir. Sıcaklığa bağlı olarak yapılan analizlerde ise örneklerin belirli sıcaklıklarda faz geçişlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Bu sonuçlar doğrultusunda NiFe-Cu alaşımlarının konsantrasyon oranına bağlı olarak oda sıcaklığında ferromanyetik özelliklere sahip olduğu ve bu özelliklerin kimyasal konsantrasyon oranına göre değiştirilebileceği anlaşılmıştır.

In this thesis, it is aimed to investigate the structural and magnetic properties of PyxCu1-x alloy thin films for use in spintronic systems. Alloy thin film systems were prepared on MgO (100) substrates at different chemical concentration ratios and the effects of chemical concentration ratios on structural and magnetic properties were investigated. The crystal structure properties of the thin film systems were developed by using XRD technique. According to the analyses, the lattice constants of the samples were calculated by Bragg Law and Vegard Law and it was observed that the mesh constants changed according to the concentration ratio. When the surface morphology was examined, it was seen that the samples had a homogenous and average equal grain size. The magnetic properties of the samples were investigated using FMR and VSM systems. As a result of FMR measurements, permalloy-copper alloy films have been shown to have ferromagnetic properties at room temperature and the presence of two different magnetic anisotropy of alloy films has been determined. Magnetic anisotropy properties vary depending on the chemical concentration ratio, as well as the orientation of the magnetic moments of the samples were found to be different from in-plane and out-of-plane geometries. In the vibratory sample magnetometry measurements, it was observed that the samples were shifted from ferromagnetic behavior to superparamagnetic behavior depending on the concentration ratio. It was determined that the samples have phase transitions at certain temperatures. According to these results, it is understood that NiFe-Cu alloys have ferromagnetic properties at room temperature depending on concentration ratio and these properties can be changed according to chemical concentration ratio.