FeCo manyetik ince filmlerinde spin dinamiklerinin araştırılması
Investigation of spin dynamics in FeCo magnetic thin films
- Tez No: 1011433
- Danışmanlar: PROF. DR. HALİME GÜL YAĞLIOĞLU, PROF. DR. EYÜP DUMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: İnce filmler, Thin films
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Manyetik malzemelerde ultrahızlı lazer darbeleriyle uyarım sonrasında, ilk birkaç yüz femtosaniye içinde mıknatıslanmanın ani bir şekilde azalması gözlenir; bu olgu ultrahızlı demanyetizasyon olarak bilinmektedir. Manyetik malzemelerin ultra hızlı spin dinamikleri üzerine yapılan çalışmaların yetersizliğinden dolayı literatürde ilk kez FexCo(1-x) alaşımlarının ultra hızlı spin dinamikleri bu tez kapsamında araştırılmış ve yorumlanmıştır. Bu bağlamda FeCo alaşımları yüksek manyetik momentleri, düşük Gilbert sönümleme faktörleri, ayarlanabilir Curie sıcaklıkları ve komposizyona bağlı spin-yörünge çiftleniminin dayanımları nedeniyle önemli bir araştırma potansiyeli sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, co-sputter yöntemiyle Fe30Co70, Fe40Co60 ve Fe50Co50 ince filmleri üretilmiştir. İnce filmlerin yapısal, manyetik, morfolojik ve kimyasal özellikleri sırasıyla GI-XRD, VSM ve SEM-EDX teknikleriyle karakterize edilmiştir. Kompozisyonun demanyetizasyon verimliliği ve zaman ölçekleri üzerindeki etkisi ise, ultrahızlı pompa-gözlem spektroskopisine dayalı zaman-çözünürlüklü manyeto-optik Kerr etkisi (TR-MOKE) tekniği ile incelenmiştir. Deneysel TR-MOKE verilerinin üç sıcaklık modelinin (3TM) analitik çözümünden elde edilen FeCo ince filmlerinin demanyetizasyon süresinin 300 ile 500 fs arasında değiştiği bulunmuştur. Bu değerler, diğer geçiş metalleriyle karşılaştırıldığında daha yavaştır. Bu gözlem, incelenen FeCo ince filmlerinin düşük Gilbert sönümleme katsayısına atfedilmiştir. Ayrıca τm ve τe değerleri, artan lazer akısı ile birlikte artmıştır. Bu iki gözlemden, FeCo ince filmlerinde ultra hızlı demanyetizasyondan sorumlu temel mekanizmanın ağırlıklı olarak spin–flip süreci tarafından yönetildiği sonucuna varılmıştır. Ayrıca, deneysel sonuçlar ve bunların teorik analizleri, FeCo ince filmlerinin kompozisyonunun değiştirilmesinin ultrahızlı demanyetizasyon zaman profilini yalnızca hafifçe etkilediğini, ancak ultrahızlı anahtarlama uygulamaları için önemli parametrelerden biri olan demanyetizasyon verimliliğini önemli ölçüde değiştirdiğini ortaya koymuştur. Bu nedenle, incelenen ince filmler arasında Fe30Co70'in ultrahızlı anahtarlama uygulamalarında kullanılma potansiyeline sahip olduğu sonucuna varılabilir.
Özet (Çeviri)
In magnetic materials, after excitation with ultrafast laser pulses, a sudden decrease in magnetization is observed within the first few hundred femtoseconds; this phenomenon is known as ultrafast demagnetization. Due to the scarcity of studies on the ultrafast spin dynamics of magnetic materials, the ultrafast spin dynamics of FexCo(1-x) alloys are investigated and interpreted for the first time in the literature within the scope of this thesis. In this context, FeCo alloys offer significant research potential due to their high magnetic moments, low Gilbert damping factors, tunable Curie temperatures, and the strength of composition-dependent spin-orbit coupling strengths. In this thesis, Fe30Co70, Fe40Co60, and Fe50Co50 thin films were produced by the co-sputter method. The structural, magnetic, morphological, and chemical properties of the thin films were characterized by GI-XRD, VSM, and SEM-EDX techniques, respectively. The effect of composition on demagnetization efficiency and time scales was investigated using the time-resolution magneto-optical Kerr effect (TR-MOKE) technique based on ultrafast pump-observation spectroscopy. The demagnetization time of FeCo thin films obtained from the analytical solution of the three-temperature model (3TM) of the experimental TR-MOKE data was found to range between 300 and 500 fs. These values are slower compared to other transition metals. This observation was attributed to the low Gilbert extinction coefficient of the studied FeCo thin films. Furthermore, the τm and τe values increased with increasing laser fluence. From these two observations, it was concluded that the fundamental mechanism responsible for ultrafast demagnetization in FeCo thin films is predominantly governed by the spin-flip process. Furthermore, experimental results and their theoretical analyses revealed that changing the composition of FeCo thin films only slightly affected the ultrafast demagnetization time profile, but significantly altered the demagnetization efficiency, which is one of the important parameters for ultrafast switching applications. Therefore, it can be concluded that among the thin films studied, Fe30Co70 has the potential to be used in ultrafast switching applications.
Benzer Tezler
- Magnetic anisotropy control in rare earth iron garnet thin films for spintronic devices and all-optical ultrafast manipulation of magnetization
Spintronik uygulamaları için nadir toprak demir garnet ince filmlerde manyetik anizotropi kontrolü ve tam optik ultra hızlı manyetizma kontrolü
SAEEDEH MOKARIAN ZANJANI
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET CENGİZ ONBAŞLI
- Bazı manyetik malzemelerde (Cu-Co, Ti1-xCoxO2 ince filmler ve mikroteller) dev manyeto empedans incelemeleri
Giant magneto impedance investigations of some magnetic materials (Cu-Co, Ti1-xCoxO2 thin films and microwires)
FİKRET YILDIZ
Doktora
Türkçe
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. BULAT RAMEEV
- Manyetik ince filmlerin manyetik ve elektriksel özelliklerinin araştırılması
The investigation of magnetic and electrical properties of magnetic thin films
FİGEN AY
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BULAT RAMİ
- Otomotiv cam uygulamaları için kobalt katkılı nikel oksit ince filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve optiksel özelliklerinin belirlenmesi
Production characterization and determination of optical properties of cobalt doped nickel oxide thin films for automotive glass application
MEHMET KOPAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriFırat ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ ÖNER
DR. TURAN GÜRGENÇ
- II-IV tabanlı seyreltilmiş magnetik yarı iletken ince filmlerin yapısal, optiksel ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural,optical and magnetic properties of II-IV based diluted magnetic semiconductor thin films
ABDULLAH GÖKTAŞ
Doktora
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiHarran ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM HALİL MUTLU