Elektrodepozisyon ile üretilen CoFeCu/Cu çok katmanlı filmlerin elektrokimyasal, yapısal, manyetik ve manyetodirenç özellikleri üzerine L(+) askorbik asit ve sodyum hidroksit'in etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of L (+) ascorbic asid and sodium hydroxide on the electrochemical, structural, magnetic and magnetotransport properties of electrodeposited CoFeCu/Cu multilayers
Yazar: TURGUT ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. HAKAN KÖÇKAR
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, polikristal Titanyum alt tabaka üzerine elektrodepoziyon ile büyütülen CoFeCu/Cu katmanlı filmlerin, yapısal, manyetotransport ve manyetik özellikleri araştırılmıştır.  İlk aşamada filmlerin üretim şartlarını belirlemek amacı ile ferromanyetik tabaka kalınlığı ve katot potansiyeli değişkenlerine göre bir seri CoFeCu/Cu katmanlı filmler üretildi.  İkinci aşamada, katmanlı filmlerin özellikleri çözelti pH'ı, L(+) askorbik asit ve Sodyum hidroksit (NaOH) gibi kimyasallarla değiştirilerek incelendi. 
Çözelti içindeki metallerin indirgenme potansiyelleri döngüsel voltammetri tekniği ile tahmin edilmiştir.  Filmlerin büyüme mekanizmaları akım-zaman geçişleri ile incelenmiştir.  
Yapısal karakterizasyon X-ışınları difraksiyonu (X- ray diffraction, XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (Scanning electron microscopy, SEM) kullanılarak incelenmiştir.  XRD ölçümleri, tüm filmlerin kristal yapısının yüzey merkezli kübik olduğunu ortaya çıkarmıştır.  Filmlerin tercihli yöneliminin ve yüzey görüntülerinin depozisyon şartlarına bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir.  Enerji ayırmalı X-ışınları spektroskopisi ile yapılan elementel analiz sonuçları numunelerin Co, Fe ve Cu içeriğinin depozisyon potansiyeli, çözelti pH'ı ve tabaka kalınlıklarına bağlı olarak değiştiğini göstermektedir.
CoFeCu/Cu katmanlı filmler devasa magnetorezistans (Giant Magnetoresitance, GMR) göstermiştir. Filmlerin manyetik direnç ölçümleri oda sıcaklığında ± 12 kOe'lik manyetik alanda Van der Pauw metodu kullanılarak yapılmıştır. L(+) askorbik asit etkisi incelenen filmlerde azalan pH değeri ile filmlerin % GMR değerlerinin aldığı gözlenmiştir. Ancak sodyum hidroksit etkisi incelenen filmlerde GMR azalan pH ile artmaktadır.  Çözelti içerisindeki. 0.04 M NaOH içeren çözeltiden büyütülen filmlerde pH 3.5'a ulaştığında GMR etki gözlenmeye başlanmıştır.   Titreşimli numune magnetometresi ile yapılan manyetik analizler manyetizasyonun filmlerin manyetik tabaka, depozsiyon potasiyeli ve çözelti pH değişiminden etkilendiğini göstermektedir.  Tüm filmlerde kolay eksenin film yüzeyine paralel olduğu bulunmuştur.

Abstract:
In this study, the structural, magnetic and magnetotransport characterizations of CoFeCu/Cu films grown on polycrystalline Ti substrates with electrodeposition were investigated.  Firstly, in order to determine the production conditions of the films, a series of CoFeCu/Cu multilayers were grown in terms of the nonmagnetic layer thickness and deposition potential.  In the second step, the properties of the multilayers were investigated in terms of the electrolyte pH by varying the chemicals such as L(+) ascorbic acid and  sodium hydroxide (NaOH). 
 The reduction potentials of the metals in the electrolyte were estimated by the cyclic voltammetry technique.  The growth mechanism of the films was examined with the current-time transients.
The structural characterizations were studied using x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques.  The XRD measurements revealed that all multilayered films have the face centered cubic structure.  It was observed that, the preferred orientation and the surface images of the films were changed depending on the deposition conditions.  Results of the elemental analysis studied with energy dispersive x-ray spectroscopy showed that the Co, Fe and Cu content of the samples varied with the deposition potential, electrolyte pH  and the layer thicknesses.
 CoFeCu/Cu multilayers showed giant magnetoresistance (GMR).  Magnetoresistance measurements were made at room temperature in magnetic fields of ± 12 kOe by using the Van der Pauw (VDP) method. In the films which were studied by the effect of the L (+) ascorbic acid, it was observed that the GMR value was decreased with decreasing pH.  However in the films which were studied by the effect of the sodium hydroxide the GMR was increased with decreasing pH. The films grown by the electrolyte containing 0.04 M NaOH began to show GMR when the electrolyte pH reaches 3.5. The magnetic properties studied with the vibrating sample magnetometer showed that the magnetizations of the samples are significantly affected by the layer thicknesses, the deposition potential and the electrolyte pH.  It is found that the easy axis for all films is in the film plane.