Manyetik hafıza sistemleri için nano ölçekli ırmn/cofe ince film sistemlerinde manyetik-yapısal özellik ilişkisinin belirlenmesi
Determination of correlation between magnetic and structural properties in nano-scale irmn/cofe thin film systems for magnetic storage systems
Yazar: OKAN DENİZ
Danışman: DOÇ. DR. RAMİS MUSTAFA ÖKSÜZOĞLU
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Manyetik özellikler = Magnetic properties ; Yapısal analiz = Structural analysis

Özet:
Bu tez çalışmasında magnetron sıçratma tekniği ile üretilen Ta(5nm)/Ru (25nm)/Ta(5nm)/NiFe(6nm)/IrMn(10nm)/CoFe(2nm)/Ta(5nm) çoklu tabaka değiş-tokuş sistemlerinde NiFe tabakasının büyütülmesi sırasında uygulanan atmalı DC güç tipinin atma frekansları (10, 20, 30 ve 50 kHz) değiştirilerek bunun IrMn tane boyutu ve antiferromanyetik/ferromanyetik ara yüzeyinde oluşan değiş-tokuş özelliklerine etkileri incelendi. X- Işını kırınımı, yansıması, sıyırma açısı kırınımı ve salınım eğrisi ölçümleri yapısal analiz teknikleri olarak kullanıldı. Yapısal karakterizasyon sonuçlarına göre 10 kHz NiFe ile üretilen çoklu tabaka sisteminde en yüksek IrMn tane boyutu ve kristal örgü değişkeni bulundu. Yine aynı numunenin en yüksek Ru ve IrMn kristal yönelim oranına sahip olduğu gözlendi. Manyetizasyon ölçümlerine göre CoFe serbest ferromanyetik tabakanın Hex (değiş tokuş alanı) değerleri önemli derecede değişmediği, ancak CoFe ve NiFe tabakalarının Hc (zorlayıcı alan) değerlerinin düştüğü gözlendi. Bu duruma göre en yüksek Hex/Hc oranına 10 kHz frekans ile üretilen numunede rastlandı. Bu sonuçlara karşın düşük tane boyutuna sahip olan 50 kHz frekansıyla üretilen numune en yüksek Jk (değiş-tokuş ara yüzey çiftlenim enerjisi) değerini gösterdi. Bu veriler doğrultusunda büyüyen tane boyutundaki domain yapılarının değiş-tokuş etkisine önemli ölçüde etki ettiği anlaşıldı. Çalışmanın ikinci deney serisi kapsamında üretilen Ta(5nm)/Ru(10nm)/Ta(5nm)/NiFe(6nm)/IrMn(10nm)/CoFe (2nm)/Ta(5nm) çoklu tabaka değiş-tokuş sistemlerinde PDC ters voltaj süresinin Ru/Ta, NiFe/IrMn ve IrMn/CoFe ara yüzey pürüzlülüklerine etkisi incelenmiş ve bunların Ru ark sayısıyla birlikte değiştiği gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of pulsing frequency (10, 20, 30 and 50 kHz) on exchange bias properties of Ta(5nm)/Ru (25nm)/Ta(5nm)/NiFe(6nm)/IrMn(10nm)/CoFe (2nm)/Ta(5nm) thin film stack, where the pulsing frequecy was changed during NiFe deposition was investigated. Then the frequency change was correlated to IrMn grain size and antiferromagnetic/ferromagnetic interface?s magnetic properties. Structural characterization techniques such as X-ray diffraction, reflection, grazing angle and rocking curve techniques were utilized. It was found that 10kHz NiFe sample has the largest IrMn grain size and lattice constant. The same sample showed the highest Ru and IrMn crystalline texture ratio. According to the magnetic characterizations, Hc fields of CoFe and NiFe layers were decreased where CoFe free layer?s Hex field remained constant. Therfore, the highest Hex/Hc ratio was obtained from the 10kHz sample. However, the 50kHz sample, having one of the smallest grain sizes, showed highest exchange bias coupling energy (Jk). Consequently, it is understood that the domain structure changes with increasing grain size have an effect on the exchange bias properties. The second sample series (Ta(5nm)/Ru(10nm)/Ta(5nm)/NiFe(6nm)/IrMn(10nm)/ CoFe (2nm)/Ta(5nm)) was studied for investigating the pulsing reverse time on the interface roughness values inside the whole exchange bias system. It was observed that, the Ru/Ta, NiFe/IrMn and IrMn/CoFe interface roughnesses depend on the Ru arc counts during deposition.