Saçtırma tekniğiyle hazırlanan kobalt ince filmlerinin manyetik karakterizasyonu

Abstract

Bu tezde bir ferromanyetik malzeme olan Kobalt' ın değişik kalınlıklardaki filmleri büyütülerek manyetik özellikleri incelenmiştir.İnce filmler Ultra High Vacuum (UHV) ortamında sputtering tekniğiyle hazırlanmış ve X ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) kullanılarak, hazırlanan numunelerin elemental analizleri yapılarak, hazırlanan numunelerin içersinde olabilecek ve hazırlanan filmlerin manyetik özelliklerini istenemeyen şekilde etkileyecek yabancı malzemelerin olup olmadığı kontrol edilmiştir. Film hazırlama sistemiyle, yüzey karakterizasyon sisteminin aynı sistem içersinde olmasının getirdiği bu avantaj ince filmlerin hazırlanmasında etkili olarak kullanılmıştır. Hazırlanan ince filmlerin kalınlıkları QCM (Quartz Crystal Monitoring ) ve XPS tekniği kullanılarak tespit edilmiştir.Hazırlanan ince filmlerin manyetik özelliklerinin araştırılmasında Manyetik Rezonans tekniği kullanılmıştır. Özellikle ince filmlerin manyetik özelliklerinin ortaya çıkarılması için ESR (Elektron Spin Rezonans) tekniği kullanıldı. Dış alan film normaline göre yeterince küçük açılarda uygulandığında elde edilen spektrumların, bazı kalınlıklarda manyetik alan ekseninde belli bir kurala göre dizilmiş çoklu piklerden oluştuğu gözlendi. Açısal incelemeler bu piklerin Spin Dalga Rezonansının (SDR) yüzey ve hacim modlarına ait olduğunu gösterdi.Mıknatıslanma, yüzey anizotropi parametreleri, yarı eğri genişliği ve durulma zamanı gibi parametrelerin kalınlığın fonksiyonu olarak değiştiği sonucuna varıldı.In this thesis, Cobalt thin films, Cobalt is a ferromagnetic material, are prepared different thickness by sputtering techniques in Ultra High Vacuum (UHV) conditions and investigated magnetic properties.Our chamber contains sputtering system and surface analysis system, so X ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) used very effective to determination the thin films quality. The thin films thickness determinated by XPS and Quartz Crystal Monitoring (QCM).Magnetic properties of the thin films investigated with Magnetic Resonance technique. A series of Spin Wave Resonance (SWR) peaks were observed when the external DC magnetic field was applied along the directions lying in a small angular interval with respect to the film normal. The angular studies revealed that these peaks belong to the various surface and bulk models of usual SWR spectra. Both surface and bulk anisotropy energies were found to be axial in character from the classical SWR analysis. The easy direction for bulk spins is the film normal while it corresponds to the hard axis for the surface spins.The magnetic energy parameters such magnetization, the bulk and the surface anisotropies, line width and relaxation time were deduced from the analysis of SWR spectra. All these parameters were found to vary by the thin film thickness.