Garnet esaslı nano filmlerin üretilmesi ve manyeto-optik özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of the doped garnet type nano films and investigation of magneto-optical properties
Yazar: YAVUZ ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM AVGIN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Malzeme üretimi = Material production ; Manyetik ferritler = Magnetic ferrites ; Manyetik özellikler = Magnetic properties ; Nano yapı = Nano structure ; Optik film = Optical film ; Optik tasarım = Optical design ; Optik özellikler = Optical properties ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method

Özet:
Bu araştırmada, nadir toprak elementlerinden Seryum, İterbiyum ve Bizmut katkılandırılmış İtriyum-Demir-Garnet (YIG, Y3Fe5O12) ince filmler sol-jel metodu kullanılarak üretilmiş ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Başlangıç kimyasal maddeleri, solventler ve şelatlama malzemeleri kullanılarak optimum sol-jel solüsyonları elde edilmiş ve 700 ? 1200 oC sıcaklık aralığında, belirli zaman peryotlarında ve hava atmosferinde tavlama ile garnet faz oluşumları gözlenmiştir.Nano filmlerin üretim aşamasındaki ve sonrasındaki mikroyapısal ve mekanik özellikler FTIR, DTA-TG, XRD, SEM/EDS ve AFM cihazlar kullanılarak incelenmiştir. Üretilen filmlerin optik ve manyetik özellikleri spektrofotometre ve VSM cihazları ile belirlenmiştir. Faraday ve/veya Kerr açısı ve elipsliği ölçebilen, polarizasyon değişimine dayalı manyeto-optik (MO) ölçüm sistemi tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Deneysel MO sonuçların teori ile karşılaştırılabilmesi için dalga boyuna bağlı Faraday açısı seryum ve bizmut katkıları için elektrik dipol geçişleri kullanılarak hesaplanmıştır.Sonuç olarak manyeto-optik uygulamaları için sol-jel yöntemi kullanılarak garnet esaslı nano filmler başarılı bir şekilde üretilmiştir. Bunun yanında 0.05oC hassasiyette Faraday ve Kerr açılarını ölçebilen sistem tasarımı ve kurulumu gerçekleştirilmiş olup üretilen filmlerin manyeto-optik özelliklerinin manyeto-optik ölçüm sistemi ölçülebileceği gösterilmiştir.

Abstract:
In this study, YIG (Yttrium-Iron-Garnet, Y3Fe5O12) doped with rare earth elements such as Cerium, Ytterbium and Bismuth thin films were produced by using sol-gel method and characterized. Optimum sol-gel solutions were found out from precursors, solvents and chelating agent materials and a garnet phase was formed after annealing in the temperature range of 700-1200 oC for several times in air.Microstructural and mechanical properties of nano films during sol-gel processing and after fabrication were characterized using FTIR, DTA-TG, XRD, SEM/EDS and AFM. Optical and magnetic properties of the obtained films were determined with the help of spectrophotometer and the VSM. Magneto-optical (MO) measurement system was designed and realized to measure Faraday and Kerr rotations with elipticity. Spectroscopic Faraday rotations were calculated with theory by using electric dipole transitions for Cerium and Bismuth dopes in order to compare experimental MO results.As a result, garnet based nano films were successfully produced by sol-gel method for magneto-optical applications. In addition the system which can be measure Faraday and Kerr rotations with 0.05o sensitivity was designed and it was showed that magneto optical properties of produced films was able to be measured by magneto-optic setup system.