Structural and magnetic properties of exchange biased CoO/Co multilayers
Exchange bias etkisi altındaki CoO/Co çoklu katmanların yapısal ve manyetik özellikleri
- Tez No: 480550
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ERCÜMENT AKAT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Bu çalışmada [CoO/Co]n (n = 1, 2, 3 ve 5) ince film yapısında Antiferromanyetik (AFM) CoO ve Ferromanyetik (FM) Co içeren dört adet çok katmanlı örneğin exchange bias özellikleri çalışılmıştır. Ferromanyetik Rezonans (FMR) ölçümleri gerçekleştirilerek örneklerin manyetik anizotropileri araştırılmış, Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM) kullanılarak exchange bias özellikleri incelenmiştir. Düzlem-dışı FMR çalışmalarından“n”arttıkça artan sayıda rezonans tepeleri elde edilmiş, düzlem-içi FMR ölçümlerinden de örnekler için film düzleminde tek-eksenel bir manyetik anizotropi elde edilmiştir. Düşük sıcaklık VSM ölçümleri, basamaklı yapıda ve exchange biasın işareti olan kaymış histerisis eğrileri vermiştir. Gözlemlenen basamakların, tek bir AFM komşuya sahip en üst FM Co katmanı dışında, her biri yukarıdan ve aşağıdan iki ara yüzey üzerinden iki AFM katman tarafından kilitlenen değişik kalınlıktaki FM katmanların bireysel manyetizasyon tersinmelerinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Geçirimli elektron mikroskobu (TEM) görüntüleri, her bir FM katmanın komşu AFM katmanlar tarafından kilitlenmesinde önem arz eden FM – AFM kalınlıklarını ortaya koymuştur. CoO tabakasına ait X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ölçümleri, kobalt oksitin CoO ve Co3O4 gibi farklı fazlarının varlığının işareti olan Co+2 and Co+3 oksidasyon fazlarının AFM katmanda birlikte var olduğunu göstermiştir. Kobalt oksitin bu farklı fazlarının, AFM tabaka kalınlığının etkisine ek olarak, exchange bias sisteminde gözlemlenen ve yığın yapıdaki AFM CoO'in Néel sıcaklığından daha düşük olan engelleme sıcaklığından sorumlu olduğu düşünülmektedir. Ana deneysel çalışmalarla birlikte, tek bir FM katman için temel FMR rezonans koşulunu sağlayan teorik bir çalışma yapılmıştır. FMR için temel rezonans şartı elde edildikten sonra, genellikle manyetik-olmayan ara katmanlarla ayrılmış birçok FM katmandan oluşan sistemler (bir çoklu katman yapısı) çalışılmış ve dinamik duygunluğu hesaplamak için ve FMR deneylerinin bilgisayar benzetimlerimde kullanılabilecek bir matris modeli geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the exchange bias properties of four multilayer stack samples of Antiferromagnetic (AFM) CoO and Ferromagnetic (FM) Co in the [CoO/Co]n thin film form with n = 1, 2, 3 and 5 are studied. Ferromagnetic resonance (FMR) measurements were carried out to investigate the magnetic anisotropies of the samples and vibrational sample magnetometry (VSM) was employed to probe the exchange bias properties. Out-of-plane FMR studies yielded an increasing number of resonance peaks as“n”increased and in-plane FMR measurements resulted in a uniaxial in-plane magnetic anisotropy for the samples. Low temperature VSM measurements provided shifted hysteresis curves, a sign of exchange bias, with a stepwise character. Observed steps are believed to be due to magnetization reversals of individual FM layers with varying thicknesses, each of which is pinned through two interfaces from above and below with two AFM layers, except the uppermost FM Co layer with a single AFM neighbour. TEM images provided FM-AFM layer thicknesses, which are important on the pinning of each FM layer by neighbouring AFM layers. X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) measurements of cobalt-oxide layer show that the oxidation states Co+2 and Co+3 coexist in the AFM layer which is an indication that different phases of cobalt-oxide, CoO and Co3O4, are existing in the layer. These different phases of cobalt oxide are thought to be responsible for the observed blocking temperature of the exchange biased system lower than the bulk Néel temperature of AFM CoO, in addition to the effect of thickness of the AFM layer. Along with the main experimental studies, a theoretical account of the Ferromagnetic Resonance in a single FM layer was conducted that leads to the fundamental resonance condition in FMR. After fundamental resonance condition of FMR was obtained, effort has been devoted to systems composed of many FM layers (a multilayer structure) generally separated by nonmagnetic spacer layers and a matrix model have been developed to solve the system of equations that can then be used to calculate the dynamic susceptibility and can be utilized for the computer simulation of FMR experiments.
Benzer Tezler
- Yüksek duyarlılıklı manyetik sensörlerde kullanılan coo bazlı exchange bias sistemlerinin geliştirilmesi
Development of exchange bias systems based on coo for high sensitivity magnetic field sensors
RAMAZAN TOPKAYA
Doktora
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SİNAN KAZAN
- CoO tabanlı feni ince filmlerde değiş-tokuş etkileşmesinin ferromanyetik rezonans ve VSM tekniği ile araştırılması
In CoO based feni thin films exchange bias properties investigation of ferromagnetic rezonans and VSM technique
ESRA HAKVERDİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiBozok ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP ŞAHİNGÖZ
- Spin vanası sistemleri için yeni tip nano TOx-MgO (T=V, Ti) tünel bariyerlerinin geliştirilmesi
Development of new type nano TOx-MgO (T=V, Ti) tunnel barrier for spin valve systems
MUSTAFA YILDIRIM
Doktora
Türkçe
2015
Bilim ve TeknolojiAnadolu ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMİS MUSTAFA ÖKSÜZOĞLU
- Manyetoelektrik Cr2O3 tabanlı ince film sistemlerinde dik exchange bıas etkisinin incelenmesi
Investigation of perpendicular exchange bias effect in magnetoelectric Cr2O3 based thin films
ERDEM DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NUMAN AKDOĞAN
- First principles investigation of electronic and magnetic properties of half-metallic Heusler alloys
Yarı-metalik Heusler alaşımlarının elektronik ve manyetik özelliklerinin ilk prensiplerden incelenmesi
ULVİ KANBUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. GÖKHAN GÖKOĞLU