Magnetorezistiv malzemelerin ekranlama özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu Doktora tezinde magnetorezistiv malzemelerin ekranlama özelliklerihakkında çalışmalar yapılmıştır. Magnetorezistiv malzemelerden özellikle Co23Cu77,Al2O3(3 nm)/ (Co10Fe90)25Ag75 ve Al2O3(3 nm)/Cu80Ag10Au10/(Co10Fe90)25Ag75 incefilmlerinin manyetik özellikleri üzerinde çalışmalar yapılarak bu sonuçların ekranlamaetkinliği üzerinde etkisi araştırılmıştır. Vakum ortamında farklı alttaşlar üzerinehazırlanan filmlerin manyetik özellikleri ve alttaşların filmin manyetik özelliklerine olanetkileri araştırılmıştır.Hazırlanan ince filmlerin araştırılmasında Manyetik Rezonans önemli bir yeresahiptir. Özellikle ince filmlerin manyetik özelliklerinin ortaya çıkarılması için Spin DalgaRezonansı oldukça faydalı bir teknik olmaya devam etmektedir. Kullanılan bu tekniklemıknatıslanma, manyetik anizotropi, yüzey ve hacim anizotropileri ile değiş tokuşetkileşme parametreleri oldukça yüksek bir hassasiyetle elde edilebilmektedir.Filmlerin magnetik özelliklerinin tesbiti için X-band Elektron Spin Rezonansıtekniği spektrumları, sıcaklığın ve filmin yüzeyine uygulanan magnetik alanınuygulanma yönüne bağlı olarak alınmıştır. Filmlerin spektrumları klasik Spin DalgaRezonansı teorisi ile analiz edilmiş ve magnetik parametreleri türetilmiştir.Çok yüksek vakum ortamında değişik kalınlıklarda Si alttaş üzerine hazırlananCo23Cu77 granüler filmleri üzerinde X ışını yansımaları ve yüksek çözünürlükte tabakasıyırma yöntemi çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmalardan filmlerin yüzey düzgünlüğü ilekalınlıklarının GMR etkileri ile birebir bağımlılığı görülmüştür. 25 nm nin altındakikalınlıklarda ise yüzeydeki iletkenliğin artması ile GMR etkisi azalmaktadır. HR-GIXDsonuçları fcc Cu matrisi içerisinde fcc Co partiküllerinin olduğunu göstermektedir. 10-300 K aralığında yapılan FMR ölçümleri, film kalınlığının artması ile birlikte 50-74 Kseviyelerinde yüzeysel magnetizasyonda süper para magnetik davranış sergilediğinigöstermiştir. Sıcaklığın artması ile birlikte parçaçık büyüklüğünün dikey eksendebüyüdüğü görülmüştür. Düzlemde açıya bağlı olarak yapılan FMR ölçüleri Coparçaçıklarının düzlem anizotropisi ile birlikte dik ve düzlem arasında da anizotropiyesahip olduğunu göstermektedir. Her iki anizotropi de belirgin bir şekilde 32 nm densonra film kalınlığı ile orantılı bir şekilde düşmektedir. Bu etki film kalınlığının artması ilebirlikte doğal olarak partikül şeklinin değişmesini doğurmaktadır.SUMMARYShielding properties of magneto resistance material has been studied on thisPhD thesis. Especially with Co23Cu77, Al2O3(3 nm)/ (Co10Fe90)25Ag75 and Al2O3(3nm)/Cu80Ag10Au10/(Co10Fe90)25Ag75 thin films magnetic properties and their shieldingeffectiveness. The size and shape of magnetic nano scale particles which are dispersedin granular giant magneto resistance (GMR) granular films have become an attractiveresearch field due their potential applications in magnetism. Co is interesting in the formof nanoparticles, in particular, it?s structure, magnetic properties and magneticinteraction in nano scale are under discussion. Consequently, from a technologicalpoint of view, the thickness dependence of magnetic and GMR properties in nanogranular films is also of great importance [1-4]. In this regard the ferromagneticresonance (FMR) technique can reveal important information on shape and magneticproperties of nano scale particles.In the present study, FMR, X-ray specular-reflectivity and high resolution grazingincidence XRD (HR-GIXD) measurements have been carried out on Co23Cu77 granularfilms (8 nm-42 nm), which were e-beam-evaporated on Si substrates by ultra highvacuum conditions. The investigated films indicated a thickness dependent GMR effect,which correlates with surface roughness of the films. This result supports the predictionthat the reduction of GMR value in Co-Cu granular films -as the films thicknessdecreases below 25 nm- may be explained by the model of spin-flipping scattering ofconduction electrons on the film surfaces [2]. HR-GIXD patterns has revealed thepresence of crystalline fcc Co particles in fcc Cu matrix structure. FMR measurementsbetween 10K-300K indicated single-domain and super paramagnetic behavior withblocking temperature (TB) increasing with increasing film thickness from 50K to 74K forthe in-plane magnetization. In contrast to that the TB rises up to 134 K for theperpendicular magnetization reflecting a higher enhancement of particles size in theperpendicular direction. In plane FMR measurements at different angles proved that Coparticles posses an in-plane anisotropy, in addition to the anisotropy between in-planeand perpendicular directions. Both anisotropies decrease with increasing film thicknessand that is more significant over a thickness of 32 nm. These effects are attributable tochange of particle shape with increasing film thickness.TEŞEKKÜR