Mn katkılanmış ınn ince filminin manyetik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında moleküler ışın epitaksi (MBE) tekniğiyle Al2O3 ve GaN alttaş üzerine InN ince filmi büyütülmüştür. Daha sonra iyon aşılama tekniği kullanılarak InN ince filmi üzerine oda sıcaklığında 40 KeV enerjili 4x1016 iyon/cm2 dozunda Mn iyonları aşılanmıştır ve oluşan seyreltik manyetik yarıiletkenin (DMS) manyetik ve yapısal özellikleri incelenmiştir. Tüm bu ölçümler Mn iyonu katkılanmamış InN filmi için de gerçekleştirilmiş ve Mn katkılanmış InN filmi ile karşılaştırılmıştır.XRD (x-ışını kırınımı) tekniği ile ince filmlerin kristal yapısı incelenmiştir. Ayrıca üretilen filmlerin yüzey pürüzlülüğü ve elemental konsantrasyonu hakkında bilgi edinmek için atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılımlı spektrometre (SEM-EDS) teknikleri kullanılmıştır. İnce filmlerin manyetik özelliklerinin incelenmesi için titreşimli örnek magnetometre (VSM) tekniği kullanılmış ve belirli sıcaklık değerlerinde M-H ölçümleri yapılmıştır. Elektron spin rezonans (ESR) tekniği kullanılarak filme katkılanan Mn iyonlarının InN yarıiletkenine nasıl bir manyetik özellik kazandırdığı ve manyetik momentlerinin yönelimi incelenmiştir. Bu tekniklerden elde edilen sonuçların literatürle uyumlu olduğu görülmüştür. Düşük dozda (~1016 iyon/cm2) Mn iyonu katkılandırılmasıyla oluşan InN ince filminde zayıf ferromanyetizma gözlemlenmiştir. Mıknatıslanmanın zayıf olması düşük manyetik doz ile açıklanmıştır.In this thesis, InN film was grown by molecular beam epitaxy (MBE) technique on Al2O3 substrate. Then, using the ion implantation technique at room temperature 40 KeV energy Mn ions with a concentration of 4x1016 iyon/cm2 were implanted on InN film and the structural and magnetic properties of Mn implanted InN film were investigated. All these measurements were also performed on undoped InN film and compared with the Mn doped InN films.X-ray diffraction technique was used to investigate crystal structure of the sample. In addition, the atomic force microscopy and scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy technique was used to obtain surface roughness and element concentration of produced films. Magnetic properties of sample were measured and M-H measurements were done at certain temperatures. Using electron spin resonance (ESR) technique, it was investigated that what kind of magnetic properties and magnetic ordering were introduced to the film by Mn ions. It was observed that the results obtained from these techniques were relevant to the literature. Weak ferromagnetic properties was observed in Mn implanted InN film in low dose (~1016 ion/cm2). Low magnetization is explained by ıon dopant concentration.