Διαμόρφωση δομικών και μαγνητικών χαρακτηριστικών σε λεπτά υμένια
Creators: name: Σίσκος, Ιωάννης Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Μαγνητικά πολυστρωματικά υμένια
Δομικός χαρακτηρισμός
Εξάχνωση με δέσμη ηλεκτρονίων
Μαγνητομετρία δονούμενου δείγματος
Μαγνητικός χαρακτηρισμός
Magnetic thin film multilayer
Structure characterization
E-beam evaporation
Vibrating sample method
Magnetic characterisation

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο την ανάπτυξη και την μελέτη των δομικών και μαγνητικών χαρακτηριστικών μαγνητικών νανοδομών με κύριο συστατικό το Co. Τα υλικά που αναπτύχθηκαν ήταν υμένια της μορφής : • Τριστρωματικά Pt/X/Pt όπου Χ = SmCo, FeCo. • Πολυστρωματικά {Pt/X}xN όπου Χ= SmCoΤα FeCo και SmCo στην συμπαγή μορφή τους είναι γνωστά για τις μαγνητικές τους ιδιότητες εδώ και δεκαετίες. Διαθέτουν όλα εκείνα τα χαρακτηριστικά που απαιτούν οι εφαρμογές μόνιμων μαγνητών όπως μεγάλη ανισοτροπία, υψηλή παραμένουσα μαγνήτιση και υψηλό συνεκτικό πεδίο. Σε συστήματα πολυστρωματικών υμενίων παρουσιάζουν έντονο ενδιαφέρον λόγω της υψηλής κάθετης ανισοτροπίας που επιδεικνύουν. Η ιδιότητα αυτή τα καθιστά ιδανικούς υποψηφίους για μέσα μαγνητικής εγγραφής υψηλής πυκνότητας αλλά και μαγνητο-οπτικά μέσα.‘Οσον αφορά τα δείγματα που παρασκευάστηκαν για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, ως στρώμα βάσης (buffer layer) και ως τελικό στρώμα επιλέχθηκε η Pt. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις τύποι υποστρώματος: πυρίτιο(100), γυαλί και πολυιμίδιο (kapton). Τα υμένια αναπτύχθηκαν με την μέθοδο της εξάχνωσης με δέσμη ηλεκτρονίων (e-beam evaporation) σε θάλαμο με υπερυψηλό κενό. Τα υμένια με υπόστρωμα πυρίτιο υποβλήθηκαν σε ανόπτηση σε διάφορες θερμοκρασίες προκειμένου να εκτιμηθεί η επίδραση της ανόπτησης στα δομικά και μαγνητικά τους χαρακτηριστικά. Για το σύστημα SmCo αναπτύχθηκαν τόσο τριστρωματικά, όσο και πολυστρωματικά δείγματα, ενώ οι θερμοκρασίες ανόπτησης ήταν 400οC, 450οC, 500οC, 550οC και 700οC. Για το σύστημα FeCo αναπτύχθηκαν μόνο τριστρωματικά δείγματα ενώ οι θερμοκρασίες ανόπτησης ήταν 200οC και 400οC. Ο δομικός χαρακτηρισμός έγινε με XRD, ηλεκτρονική μικροσκοπία (ΤΕΜ και SEM), καθώς και AFM. Ο μαγνητικός χαρακτηρισμός των υμενίων έγινε με μαγνητομετρία δονύμενου δείγματος (VSM) και με πολαριμετρία μαγνητο-οπτικού φαινομένου Kerr.Για κάθε σύστημα προηγήθηκε βιβλιογραφική μελέτη των δομικών και μαγνητικών χαρακτηριστικών παρομοίων δειγμάτων και έγινε σχολιασμός των αποτελεσμάτων, απ’οπου προέκυψαν και τα ανάλογα συμπεράσματα.
description: The purpose of this work is the deposition and study of the structural and magnetic properties of magnetic nanostructures with main component Co.The prepared samples were films like:• Trilayers Pt/X/Pt where Χ = SmCo, FeCo.• Multilayers {Pt/X}xN where Χ= SmCoMagnetic properties of bulk FeCo and SmCo are known for decades. They are ferromagnetic materials with high anisotropy, high coercive field and they are used in high saturation magnetization demanding applications, such as permanent magnets. FeCo and SmCo multilayer films have also been studied for the last ten years. They have shown high perpendicular anisotropy when combined with noble metals. Thus, they are perfect candidates for high density recording data materials or magneto-optical media. Regarding to the samples prepared for this work, Pt was chosen as buffer layer and also as final layer for chemical protection. Three different types of substrate were used: a) Si (100), b) glass, c) kapton. The films were deposited with e-beam evaporation in ultra high vacuum chamber. The Si deposited films were annealed in a wide range of temperatures in order to evaluate the annealing effect on the structural and magnetic characteristics of the films.With regard to SmCo films, the samples that were prepared were multilayers and trilayers. The annealing temperatures were 400οC, 450οC, 500οC, 550οC and 700οC. FeCo films were prepared as trilayers and the annealing temperatures were 200οC and 400οC.In order to study the structural properties, x-ray (XRD) and electron microscopy methods (TEM, SEM and AFM) were used. The magnetic characterization was made with vibrating sample method and magneto-optical Kerr effect. First of all, a literature search was conducted for every system (SmCo and FeCo). The results of this work were commented and correlations of structure – magnetism features came out.