FeAl ince filminin femtosaniye lazer darbeleri ile manyetizasyon - demanyetizasyon dinamiklerinin incelenmesi
Investigation of magnetization-demagnetization dynamics of feAl compounds by femtosecond laser pulses
Yazar: METİN ARSLAN
Danışman: PROF. DR. HALİME GÜL YAĞLIOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Fizik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Faz geçişleri = Phase transitions ; Femtosaniye = Femtosecond ; Manyetizasyon = Magnetization ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu tez çalışması FeAl ince filmlerinin femtosaniye lazer darbeleri ile oluşturulan ultra-hızlı manyetizasyon-demanyetizasyon dinamiklerinin araştırılması üzerinedir. Tez çalışması üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşama FeAl ince filmlerinin üretimi ve karakterizasyonu, ikinci aşamada deney düzeneklerinin kurulması, üçüncü aşama ise kurulan deney düzeneklerinin doğrulanması ve FeAl ince filmleri için ultra-hızlı manyetizasyon / demanyetizasyon dinamiklerinin deneysel olarak araştırılması ve teorik arıtım programlarının yazılarak sonuçların yorumlanmasıdır. Tezin ilk aşamasında iki farklı örnek üretilmiştir. FeAl ince filmlerinin üretimi Ankara Üniversitesi Fizik Mühendisliği Bölümünde bulunan manyetik saçtırma yöntemi ile yapılmıştır. Deney düzeneklerinin doğru çalışıp çalışmadığının test edilmesi için literatürde daha önce çalışılmış olan CoPt çok katmanlı ince filmleri ise İsviçre ETH Zürih Malzeme bölümünde ürettirilmiştir. Tezin ikinci aşamasında ise iki adet deney düzeneği kurulmuş, bilgisayar ile otomasyonları yapılmıştır. Bunlardan birincisi örneklerin manyeto optik özellik gösterip göstermediğini test eden Statik Manyeto Optik Kerr Etkisi (SMOKE) deney düzeneğidir. İkinci deney düzeneği ise, manyetik örneklerin ultrahızlı manyetizasyon ve demanyetizasyon dinamiklerini ölçmek için kullanılan zaman çözünürlüklü manyeto optik Kerr etkisi (TR-MOKE) deney düzeneğidir. Tez çalışmasının üçüncü aşamasında, üretilen CoPt referans filmleri ve FeAl filmlerinin deneyleri kurulan deney düzenekleri ile yapılmıştır. Deneylerden elde edilen TR-MOKE sinyallerinin analizi Python programlama dilinde yazılan bir arıtım programı ile yapılmıştır. Deney sonuçları literatürde ilk defa, FeAl ince filminde pompa lazer akısı artırılarak tek adımlı demanyetizasyon dinamiklerinden (tip I) iki adımlı (tip II) demanyetizasyon dinamiğine net bir geçiş olduğunu göstermiştir. Sonuçlar literatür ile karşılaştırılarak yorumlanmış ve bir bilimsel makale olarak yayınlanmıştır.

Abstract:
This thesis is about investigating ultrafast magnetization-demagnetization dynamics of FeAl films induced bd femtosecond laser pulses. This thesis consists of three stages. The first stage is the production and characterisation of FeAl thin films; the second stage is construction of the experimental setups; the third stage is the verification of the constructed experimental setups and experimental investigation as well as discussion of ultrafast magnetisation /demagnetisation dynamics of the FeAl thin films by using written theoretical curve fitting programs. FeAl thin films used for this thesis were produced by using magneto sputtering apparatus at Ankara University Engneering Physics Department. CoPt multilayer thin films used for varifications of the experimental setups, were produced in Materia Science department of ETH Zurih, Switzerland. In the second stage of the thesis two experimental setups were constructed and computer automation programs were written. The first of these is the Static Magneto Optic Kerr Effect (SMOKE) setup, which is used to test if the samples exhibit magneto optical properties. The second one is Time Resolved Magneto Optical Kerr Effect (TR-MOKE) setup, which is used to measure ultrafast magnetisation and demagnetisation dynamics of magnetic samples. In the third stage of this thesis, experimental investigations of produced CoPt reference and FeAl thin films were carried out by constructed experimental setups. In order to analyse the TR-MOKE experimental data, a program was written in Phython programing language. By increasing the pump laser flux, a clear transition from one-step dynamics (type I) to two-step (type II) dynamics was observed for the first time in the literature in FeAl thin film. The results were interpreted by comparing with the literatüre and publised as a scientific paper.