Manyetokalorik etki gösteren gadolinyum tabanlı alaşımların üretilmesi ve karakterizasyonu
Preperation and characterization of gadolinium based magnetocaloric materials
Yazar: BARIŞ ALTAN
Danışman: DOÇ. DR. ATİLLA COŞKUN
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Yaygın bir ihtiyaç olan soğutma, günümüzde çoğunlukla gaz sıkıştırmalı soğutucular ile yapılmaktadır. Çok düşük sıcaklık (<10K) gereksinimlerinde ise manyetokalorik etkiye (MKE) dayalı manyetik soğutma (MS) sistemleri tercih edilmeye başlanmış ve bu sistemler giderek yaygınlaşmıştır. Oda sıcaklığında devasa MKE gösteren Gd5Si2Ge2 bileşiğinin 1997 yılında bulunması bir dönüm noktası olmuş ve bu bileşiğin kullanıldığı MS uygulamaları öncül olarak yapılmıştır. 
Bu tez çalışması kapsamında, Gd5Si2Co2, Gd5Si2Ge2, Gd5Si2Fe2 alaşımları ark ergitme yöntemiyle ve Gd5Si2Fe2 ince filmi de e-beam ince film üretim tekniği ile hazırlanmıştır. Üretilen alaşımların ve ince filmin yapısal ve morfolojik özellikleri atomik kuvvet mikroskobu (AFM), taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS) ve X-ışınları kırınımı (XRD) analizleriyle, manyetik özellikleri ise fiziksel özellikleri ölçüm sistemi (PPMS) ile incelenmiştir. 
Yapılan analizler sonucunda, alaşımların ve ince filmin başarılı bir şekilde üretildiği bulunmuştur. Özellikle literatürde ilk defa yapılmış olan Gd5Si2Fe2 ince filmin ısıl işlem sonrası metalik davranış kazanması da ayrı bir başarıdır. Isıl işlem sonrası alaşımların birden fazla manyetik faz içerdikleri bulunmuştur. Alaşımların EDS analizlerinden de birden fazla faz oluşumunun bulunması, manyetik ve elektriksel ölçümleri destekleyen sonuçlardır.  Alaşımların manyetik ve elektriksel ölçümleri de neredeyse uyum içerisindedir. 

Anahtar Kelimeler:	Manyetokalorik Etki, Manyetik Soğutma, Curie Sıcaklığı, Ark-Ergitme, İnce Film, E-Beam

Abstract:
Cooling systems, which are highly demanded in all area of daily life, are widely used for keeping our foods cool and living spaces in comfort temperature.  Today, process of cooling is mostly realized by means of vapor compression.  Whereas, for very low temperature (<10K) needs magnetic cooling systems have started to be preferred and become widespread. There are advantages and disadvantages of both systems against each other. In spite of their very low efficiency, vapor compression cooling systems are the ones which realize cooling process at room temperature, are mass produced and sold in commercial abundance. In contrast, magnetic cooling systems have high efficiency and are used in scientific and technological purposes at very low temperatures below room temperature. However, refrigeration that is of commercial importance is the one which is applicable at around room temperature.
In this study, Gd5Si2Co2, Gd5Si2Ge2, Gd5Si2Fe2 alloys are synthesized by using arc-melting method and Gd5Si2Fe2 thin film is coated by using e-beam method. Morphological and structral properties of the samples are analyzed by using atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy - energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) and X-ray diffraction (XRD) techniques, magnetic properties are explored by physical properties measurement system (PPMS).
As a consequence of the analyses it has been showed that the thin film and alloy samples are synthesized properly. Especially it is another succes that the Gd5Si2Fe2 thin film has showed metallic behaviour after annealing.

Keywords:	Magnetocaloric Effect, Magnetic Refrigeration, Curie Temperature, Arc-Melting, Thin Film, E-beam