Manyetik malzemelerde kaydırma (exchange bias) etkisi
Exchange bias effect in magnetic materials
Yazar: MUSTAFA ÖZTÜRK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. M. İLKER CENİK
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Antiferromanyetizma = Antiferromagnetism ; Ferromanyetik = Ferromagnetic ; Ferromanyetik rezonans = Ferromagnetic resonance

Özet:
Bu çalışmada iyon demeti saçtırma tekniği ile MgO (001) alttaşları üzerine büyütülmüş çift katmanlı Fe/CoO ince filmlerin yapısal ve manyetik özellikleri Fe tabakasının kalınlığına bağlı olarak araştırılmıştır.X-ışını yansıması (XRR) tekniği ile yapılan yapısal incelemede büyütülen ince filmlerin katman kalınlıkları ve pürüzlülükleri istenilen değerlerde çıktı. Yalnızca CoO'in yoğunluğu bilinen değerin oldukça altında çıktı. Bu sonuç, antiferromanyetik CoO tabakasında Co2O3 ve Co3O4 gibi istenmeyen yapıların da bulunduğunu göstermektedir. Farklı Fe kalınlıklarına (4nm, 10nm, 20nm) sahip olan ince filmlerin manyetik özelliklerini incelemek için X-band frekans aralığında (9.5Ghz) sıcaklığa bağlı ferromanyetik rezonans deneyleri ve VSM ile mıknatıslanma ölçümleri yapıldı. FMR ölçümleri ile elde edilen rezonans çizgi genişliklerinin göreceli olarak küçük olmasından Fe ince film tabakalarının çok iyi kristal yapısına sahip olduğu sonucuna varıldı. Bununla birlikte oda sıcaklığında yapılan FMR ölçüm sonuçları Fe tabakasının kolay ekseninin MgO alttaşı [110] yönüne paralel olduğunu gösterdi. Ayrıca, ölçüm sıcaklığına ve Fe kalınlığına bağlı olarak değişen kaydırma etkisi özellikleri daha önceden farklı numuneler ile çalışılmış benzer sistemlerle son derece uyumlu sonuçlar verdi. Yalnızca engelleme sıcaklığı değeri beklenenden oldukça küçük çıktı. Engelleme sıcaklığının küçük olması CoO'in içerisinde farklı kobalt oksit yapılarının bulunması ve CoO kalınlığının kritik kalınlık olan 20nm'den az olmasıyla açıklandı.

Abstract:
Thickness, roughness and density values of bilayers are analyzed by using X-ray reflectivity technique. The thickness and the roughness values are found as expected. However, from the theoretical fit it is calculated that the density of CoO is much less than the bulk values. This is explained by the superstoichiometric structure of CoO. For selected varying Fe thicknesses (4nm, 10nm, 20nm) the ferromagnetic resonance (FMR) spectra of bilayers have been studied as a function of temperature at X-band frequency (9.5GHz). M versus H loops were recorded at selected temperatures by using VSM magnetometry. The resonance lines of FMR spectra have a relatively small linewidth indicating a high crystallinity of the Fe films. The room temperature FMR data also shows that the easy axis of Fe is in the film plane and parallel to the [110] crystallographic direction of MgO substrate. Although all exchange-bias properties are in good agreement with the previous results on similar systems, the blocking temperatures of the samples are found to be too low comparing to the Neel temperature of CoO. The reason for this situation is explained by both effects of the superstoichiometric structure and the small thickness of CoO.