Ultra İnce FePt/CoO Filmlerde Exchange Bias Etkisinin Araştırılması

Abstract

ÖZET Exchange Bias (EB) Etkisi, Ferromanyetik bir malzeme ile Antiferromanyetik bir malzemenin ara yüzeyinde gerçekleşen etkileşmeler sonucunda elde edilen histeresis eğrisinde uygulanan dış manyetik alan eksenine göre pozitif veya negatif doğrultuda gözlemlenen kaymadır. EB etkisinin kökeni, tam olarak henüz açıklanamamasına rağmen birçok yüksek teknolojik üründe kullanılmaktadır. Özellikle 1998’de iki Ferromanyetik tabakanın bir non-manyetik tabaka ile sandviç yapı olarak hazırlandığında iki Fermomanyetik tabakanın manyetik yönelimine bağlı olarak elektriksel direncin değişiminin bulunduğu Giant Magnetoresistance Effect (GMR) etkisiyle beraber hassas manyetik sensör uygulamalarında kullanılmaya başlanmıştır. Proje konusu olarak seçilen değişik kimyasal oranlarda hazırlanan Ferromanyetik FePt tabakalar ile Antiferromanyetik CoO tabakalar Exchange Bias Etkisinin FePt kimyasal oranına değişiminin incelenmesi ve en yüksek Exchange Bias Etkisi’nin gözlendiği kimyasal oranın kalınlığın fonksiyonu olarak nasıl değiştiğinin incelenmesi önerilerek ve bu kapsamda çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Proje kapsamında EB Etkisi FePt/CoO yapılarda iki amaç doğrultusunda incelenmiştir. İlk olarak Magnetron Sputtering Deposition sisteminde hazırlanan farklı kimyasal oranlara sahip FexPt1-x (x: 0.1 - 0.9 arasında 0.1'lik adımlarla) Ferromanyetik tabaka ile CoO Antiferromanyetik tabakadan oluşan yapıda Pt konsantrasyonuna bağlı olarak araştırılmıştır. MOKE ve VSM teknikleriyle incelenen numunelerde Pt oranına bağlı olarak EB değerinde azalan bir davranış gözlenmesinin yanında Engelleme Sıcaklığı için de benzer bir azalan bir davranış gözlenmiştir. İkinci aşamada ise en yüksek EB değerinin gözlemlendiği kimyasal oranlardan biri olan Fe0.70Pt0.30 oranının kalınlığa bağlı EB değişimi incelenmiştir. Proje kapsamında gerçekleştirilen çalışmalar, tamamlanma aşamasına gelinmiş bir Yüksek Lisans Tez çalışması, diğeri ise Doktora Tez çalışması olarak devam etmektedir. Bunların yanı sıra proje kapsamında bir tanesi değerlendirme aşamasında olan SCI makale çalışması ortaya çıkmıştır. Ulusal ve uluslararası konferanslarda da poster ve konuşma sunumu olmak üzere çalışmalar gerçekleştirilmiştir ve devam eden çalışmalar kapsamında gerçekleştirilmeye devam edecektir. Anahtar Kelimeler: FePt Alaşım Filmler, Exchange Bias Etkisi, Engelleme Sıcaklığı, Ultra İnce Ferromanyetik ve Antiferomanyetik Filmler.

Exchange Bias (EB) effect is a shift that is observed in hysteresis loop in positive or negative direction due to the external magnetic field, and is resulted from the interactions at the interface between a Ferromagnetic and an Antiferromagnetic material. In spite of the origin of EB effect is still unknown; it has been used in such technological applications as hard disk read heads and magnetic sensor applications. Especially after 1998, explored Giant Magnetoresistance Effect (GMR) that electrical resistance which became sandwich structure with two Ferromagnetic layers, one non-magnetic layer, it becomes sensitive magnetic sonsors applications. As the scope of the project, it was chosed to examine Exchange Bias properties of Ferromagnetic FePt layers with different chemical ratios coupled to Antiferromagnetic CoO layers, also to investigate the thickness dependency of the chemical ratio which shows strongest Exchange Bias Effect. During the suggested project, the EB effect has been observed in FePt/CoO structures with two different aims. At the first step, the system consisted of Ferromagnetic FexPt1-x layer, having different chemical ratios (x:10-90 by 10% steps), and Antiferromagnetic CoO layer has been investigated with respect to Pt concentration. Pt dependent samples of investigated by MOKE and VSM techniques, it was observed that Pt dependence of increasing EB value, and also Blocking Temperature was increased, too. At the second step, Fe0.70Pt0.30, one of those chemical ratios showing highest Exchange Bias value, was investigated with respect to thickness. Both studies within the project, have been given as thesis subjects to one graduate student and one PhD student and are at the point of completion. Moreover, the project yields one submitted SCI paper. Presentations have been already performed as poster and oral presentations in national and international conferences and they will continue to present.