Giyilebilir sensör teknolojileri için manyetik esnek filmlerin geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, silisyum ve PET (Polyethylene Terephthalate) alttaşlar üzerine hazırlanan ince film yapılarının giyilebilir ve esnek elektronik uygulamalarında kullanılmak üzere yapısal ve manyetik özelliklerinin detaylı olarak araştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, ferromanyetik (FM) ve antiferromanyetik (AFM) katmanlarının manyetik özellikleri ele alınmış, FeNi ve IrMn sırasıyla ferromanyetik katmanı ve antiferromanyetik katman olarak kullanılarak hem statik hem de dinamik özelliklerin kapsamlı bir çalışması yapılmıştır. Hazırlanan ince film örneklerinin kristal yapı özellikleri XRD tekniği ile yapılmıştır. İnce film örnekleri silisyum ve esnek PET alttaş üzerine hazırlanarak titreşimli örnek manyeto metrisi (VSM) sisteminde manyetik alan altında 10K ile 400K arasındaki manyetik özellikleri incelenmiştir. VSM ölçümü öncesi ve sonrasında alınan FMR ölçümleri karşılaştırıldığında ortaya çıkan düzlem içi (in plane) ve düzlem dışı (out of plane) manyetik anizotropilerinin varlığı ve manyetik alan altında ısıtılmaya bağlı olarak nasıl değişeceği incelenmiştir. Bu incelemelere ek olarak titreşimli örnek manyeto metrisi ölçümleri sonucunde ferromanyetik ve antiferromanyetik katmanlar arasındaki arayüzde var olan değişim önyargısı silisyum ve polyethylene terephthalate (PET) alttaş üzerine hazırlanan örnekler için ayrı ayrı hesaplanmıştır ve karşılaştırılması yapılmıştır. Rezonans alanı verilerinin FMR sisteminde ince film yapılarına paralel ve dik uygulanan manyetik alan koşulları altında rezonans durum formülü (Kittel formülü) kullanılarak efektif alan (Heff) değerleri her iki örnek için hesaplanmış ve karşılaştırılması yapılmıştır.

In this thesis, it is aimed to investigate in detail the structural and magnetic properties of thin film samples prepared for silicon and PET substrates for use in wearable and flexible electronics applications. In this context, the magnetic properties of the ferromanyetik (FM) and antiferromanyetik (AFM) layers were discussed, and a comprehensive study of both static and dynamic properties was carried out using FeNi and IrMn as ferromagnetic layer and antiferromagnetic layer, respectively. The crystal structure properties of the thin film samples were made with XRD technique. The magnetic properties of thin film samples were studied by preparing them on silicon and flexible polyethylene terephthalate (PET) substrate and by heating them under a magnetic field in the vibrating sample magneto meter (VSM) system. When FMR measurements taken before and after the VSM measurement were compared, it was determined how the resulting in plane and out of plane magnetic anisotropies changed depending on the presence and heating under the magnetic field. In addition to these findings, the exchange bias at the interface between ferromagnetic and antiferromagnetic layers was calculated and compared separately for the samples prepared on silicon and PET substrates as a result of the oscillating sample magneto metric measurements. The effective field (Heff) values of the resonance field data were calculated and compared for both samples using the resonance state formula (Kittel formula) under magnetic field conditions applied parallel and perpendicular to the thin film structures in the FMR system.