RF magnetron saçtırma yöntemi ile üretilen SmCo5 filmlerin yapısal, mekanik ve manyetik özellikleri ve süper iletken kalıcıanahtar uygulaması
Structural, mechanical and magnetic properties of SmCo5 films produced by RF magnetron sputtering technique and superconducting permanent switch application
Yazar: MEHMET KURU
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasında RF magnetron saçtırma yöntemi ile üretilen SmCo5 manyetik ince
filmlerin ısıl işlem sıcaklığının yapısal, morfolojik, nano-mekanik ve manyetik
özellikler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Oda sıcaklığında Si (100) altlık üzerine
kaplanan SmCo5 ince filmlere argon ortamında 400oC, 500oC, 600oC ve 700oC
sıcaklıklarda ısıl işlem uygulanmıştır. Bu filmlerin yapısal, morfolojik ve mekanik
özellikleri sırasıyla, geliş açılı X ışını kırınım deseni (GIXRD), atomik kuvvet
mikroskobu (AFM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve nano çentik yöntemleri ile
incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, oda sıcaklığında kaplanan numunelerin amorf
yapıda olduğu, uygulanan ısıl işlem ile hem kristallik hem de tane boyutunun arttığı
bulunmuştur. Ayrıca, artan ısıl işlem sıcaklığı ile nanosertlik ve elastik modülünün
azaldığı gözlenmiştir.
Farklı sıcaklıklardaki ısıl işlemler sonucunda filmlerde oluşan manyetik faz bölgelerinin
değişimi manyetik kuvvet mikroskobu (MFM) ile görüntülenmiş ve manyetik
özelliklerini belirlemek için histerezis eğrileri, süperiletken kuantum girişim cihazı
(SQUID) kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında en iyi manyetik
özellik gösteren sıcaklık belirlenerek, süperiletken kalıcı anahtar uygulaması için
manyetik altyapıyı oluşturacak değerlerin belirlenmesi hedeflenmiştir.

Anahtar Kelimeler: SmCo5 manyetik ince film, RF magnetron saçtırma yöntemi, Nano
sertlik, Süperiletken kalıcı anahtar

Abstract:
In this thesis, the influence of annealing temperature on structural, morphological, nanomechanical
and magnetic properties of SmCo5 thin films, which was produced by RF
magnetron sputtering technique, was investigated. SmCo5 thin films were grown on a Si
(100) substrate at room temperature, and subsequently annealed at 400°C, 500°C,
600°C, and 700°C in an argon atmosphere. Structural, morphological and nanomechanical
properties of SmCo5 thin films were examined using the grazing incident Xray
diffraction (GIXRD), atomic force microscopy (AFM), scanning electron
microscopy (SEM) and nano indentation techniques. Results showed that the asdeposited
SmCo5 thin films had a polycrystalline structure. Following the heat
treatment, both crystallite and grain sizes increased, and thin film crystallinity
improved. Also, nano hardness and reduced elastic modulus values decreased with the
increasing annealing temperature.
As a result of the heat treatment at different temperatures, the magnetic phase regions in
the films were visualized by magnetic force microscopy (MFM) and the hysteresis
curves were determined using the superconducting quantum interference device
(SQUID) to determine their magnetic properties. In the light of the results obtained, the
best magnetic property temperature was determined, and it was aimed to determine the
magnetic infrastructure for the superconductor permanent switch application.

Keywords: SmCo5 magnetic thin film, RF magnetron sputtering technique, Nano
hardness, Superconducting permanent switch