Çok katlı ince filmlerde kaydırma (Exchange Bias) etkisi
Exchange bias effect in multilayered thin films
Yazar: AHMET YAĞMUR
Danışman: DOÇ. NUMAN AKDOĞAN
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada Si üzerine büyütülmüş Pt/Co(4Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt, Pt/Co(5Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt ve Pt/Co(4Å)/Cr(5Å)/CoO/Pt manyetik malzemelerin yapısal ve manyetik özellikleri incelendi. 
Yüksek vakum koşullarında magnetron saçtırmalı tekniği kullanılarak büyütülen örneklerin tabaka kalınlığı, yoğunluğu ve pürüzlülükleri XRR tekniği ile belirlendi. XRD tekniği ile örneklerin polikristal yapıda olduğu ve Pt katmanın zayıf (111) yönelimine sahip olduğu görüldü.
Örneklerin manyetik özelliklerini belirlemek için VSM sistemi kullanıldı. Oda sıcaklığında örneklerin kolay eksenini belirlemek için örnek düzlemine dik ve paralel manyetik alan uygulanarak histeresis eğrileri ölçüldü. Çıkan sonuçlara göre Pt/Co(4Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt ve Pt/Co(5Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt örneklerin dik manyetik anizotropiye sahip olduğu belirlendi. Pt/Co(4Å)/Cr(5Å)/CoO/Pt örneğinin ise örnek düzleminde kolay eksene sahip olduğu görüldü. Ölçülen histeresis eğrilerinden örneklerin Mr/Ms oranları karşılaştırıldı ve Pt/Co(5Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt örneğinin daha güçlü dik manyetik anizotropiye sahip olduğu gözlendi. VSM tekniği ile TN değerinin altındaki sıcaklıklarda, her seferinde tekrar oda sıcaklığı üzerine çıkılıp manyetik alan ile soğutma yapılarak histeresis ölçümleri alındı. Güçlü dik manyetik anizotropiye sahip Pt/Co(5Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt örneğinde Pt/Co(4Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt örneğine göre daha büyük bir kaydırma alanı görüldü. Farklı sıcaklık değerlerinde histeresis ölçümleri yapılarak engelleme sıcaklıkları belirlendi.
Anahtar Kelimeler: Kaydırma Etkisi; Manyetik Anizotropi; Dik Manyetik Anizotropi; Ferromanyetik Malzemeler; Antiferromanyetik malzemeler; Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM); İnce Film; X-ışını Yansıması (XRR); X-ışını Kırınımı (XRD)

Abstract:
In this study, we investigate the structural and magnetic properties of Pt/Co(4Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt, Pt/Co(5Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt and Pt/Co(4Å)/Cr(5Å)/CoO/Pt samples grown on Si substrate by magnetron sputtering system.
Thin films thickness, density and surface or interface roughness are determined by using XRR technique. The XRD is used to analyze the crystal structure of thin films and revealed that samples are polycrystalline and exhibited a weak (111) texture for Pt layer.
Magnetic properties have been measured by VSM system. Both out-of-plane and in-plane hysteresis curves were measured at room temperature to determine easy axis of samples. The results have revealed that Pt/Co(4Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt and  Pt/Co(5Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt samples have perpendicular magnetic anisotropy, but Pt/Co(4Å)/Cr(5Å)/CoO/Pt sample has easy axis in the film plane. Mr/Ms values of out-of-plane hysteresis curve indicate that Pt/Co(5Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt sample has stronger perpendicular magnetic anisotropy than Pt/Co(4Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt sample. Pt/Co(5Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt has greater exchange bias field than Pt/Co(4Å)/Pt(5Å)/CoO/Pt because of having  strong perpendicular magnetic anisotropy. Hysteresis curves are measured at different temperatures by VSM to determine the blocking temperature of samples.
Keywords: Exchange Bias; Magnetic Anisotropy; Perpendicular Magnetic Anisotropy; Ferromagnetic Material; Antiferromagnetic Material; Vibrating Sample Magnetometer (VSM); Thin Film; X-ray Reflectivity (XRR); X-ray Diffraction (XRD)