Ptxco-x/coo ultra ince filmlerde exchange bias etkisinin araştırılması

Abstract

ÖZET Exchange Bias (EB) etkisi Ferromanyetik bir malzeme ile antiferromanyetik malzemenin ara yüzeyinde gerçekleşen etkileşmeler sonucunda histeresis eğrisinde dış manyetik alan eksenine göre pozitif veya negatif doğrultuda gözlemlenen kaymadır. EB etkisinin kökeni halen bilinmemesine rağmen, hard disk okuma kafaları, manyetik alan sensör uygulamaları gibi birçok teknolojik uygulamada kendisine uygulama alanı bulmuştur. Proje konusu olarak değişik kimyasal oranlarda hazırlanacak ferromanyetik PtCo filmler ile antiferromanyetik CoO filmlerde Exchange Bias etkisinin PtCo kimyasal oranına değişiminin incelenmesi ve en yüksek Exchange Bias etkisinin gözlemlendiği oranın kalınlığa bağlı değişimin incelenmesi önerilmişti ve bu kapsamda çalışmalar gerçekleştirildi. Önerilen proje kapsamında EB etkisi PtCo/CoO yapılarda iki amaç doğrultusunda incelenmiştir. İlk adımda değişik kimyasal oranlara sahip PtxCo1-x (x: 10-90 arasında % 10'luk adımlarla) ferromanyetik tabaka ile CoO antiferromanyetik tabakadan oluşan sistemde Pt konsantrasyonuna bağlı olarak araştırılmıştır. EB değerinin Pt oranına bağlı olarak periyodik bir değişimin gözlenmesinin yanında engelleme sıcaklığı için de benzer bir periyodik davranış gözlenmiştir. İkinci aşamada ise en yüksek EB değerinin gözlemlendiği kimyasal oranlardan biri olan Pt50Co50 oranının kalınlığa bağlı EB değişimi incelenmiştir. Bu kimyasal oranın seçilmesinde, literatürde bu oran için dik mıknatıslanmaya sahip olduğunun belirtilmesi de etkili olmuştur. Fakat bu örnek sistemi için dik mıknatıslanma gözlemlenememiştir. Proje kapsamında gerçekleştirilen her iki çalışma, iki yüksek lisans öğrencisine tez çalışması olarak verilmiş ve tamamlanma aşamasına gelinmiştir. Bunların yanı sıra proje kapsamında üç tanesi yayınlanmış ve bir tanesi de değerlendirme aşamasında olan SCI makale çalışması ortaya çıkmıştır. Ulusal ve uluslararası konferanslarda da poster ve konuşma sunumu olmak üzere on üç tane çalışma gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Ferromanyetik-Antiferromanyetik Yapılar, Exchange Bias, Engelleme Sıcaklığı, Ferromanyetik PtCo Alaşım Filmler, Antiferromanyetik CoO Film

ABSTRACT 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. As the scope of the project, it was suggested to examine Exchange Bias properties of ferromagnetic PtCo films with different chemical ratios coupled to antiferromagnetic CoO films, 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 PtCo/CoO structures with two different aims. At the first step, the system consisted of ferromagnetic PtxCo1-x layer, having different chemical ratios (x:10-90 by 10% steps), and antiferromagnetic CoO layer has been investigated with respect to Pt concentration. The behavior of either EB value or blocking temperature has been observed varying periodically. At the second step, Pt50Co50, one of those chemical ratios showing highest Exchange Bias value, was investigated with respect to thickness. The indication in literature for perpendicular magnetization for this ratio was effective on chemical ratio selection. However, perpendicular magnetization has not been observed for this sample system. Both studies within the project, have been given as thesis subjects to two graduate students and are at the point of completion. Moreover, the project yields three published and one submitted SCI papers. Totally thirteen studies have been already performed as poster and oral presentations in national and international conferences. Key Words: Ferromagnetic-Antiferromagnetic Structures, Exchange Bias, Blocking Temperature, Ferromagnetic PtCo Alloy Films, Antiferromagnetic CoO Film