Co2MnAl/PMN-PT manyetoelektrik heteroyapılarda voltaj modülasyonu ile anizotropi kontrolü
Anisotropy tuning via voltage modulation in Co2MnAl/PMN-PT magnetoelectric heterostructures
- Tez No: 819803
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ALTINDAL, PROF. DR. LEYLA ÇOLAKEROL ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Manyetik özelliklerin elektrik alanla manipülasyonu, özellikle manyetoelektronik ve spintronik sistemlerdeki ısınmayı önlemek ve domen duvarlarını hareket ettirmek için gerekli olan güç tüketiminin azaltılmasında büyük önem taşımaktadır. Mıknatıslanmanın elektrik alan ile kontrolünün sağlanmasının hedeflendiği hibrit ferroelektrik/ferromanyetik cihazlar, ferroelektrik tabakaya uygulanan voltajın bağlı bulunduğu ferromanyetik tabakada bir mekanik gerilimi indükleyerek, ferromanyetik tabakanın manyetik özelliklerinde değişikliğe neden olması prensibine dayanmaktadır. Oda sıcaklığında güçlü manyetoelastik etkileşmeye sahip olan ferromanyetik malzemelerdeki mıknatıslanmanın bir elektrik alan tarafından indüklenen piezoelektrik gerilimle kontrol edilmesi modern spintronik cihazların işlevselliklerinin artırılmasını sağlayacaktır. Özellikle yarı metalik ferromanyetlerde, bir elektrik alanı ile ferromanyetik geçişin kontrol edilmesi, manyetoelektronik cihazlarda düşük güç tüketimi ve minimum kararsızlık gibi faydalar sağlar. Co2MnAl hem oda sıcaklığında güçlü bir mıknatıslanmaya sahip olması ve ince filminin manyetik özelliklerinin mekanik gerilimle kontrol edilebilmesinin mümkün olması açısından oldukça caziptir. Bu tezde, Co2MnAl ve yaygın olarak kullanılan ferroelektrik kurşun magnezyum niobat-kurşun titanat (PMN-PT) seramikleri bir araya getirilerek, Co2MnAl'un manyetik özellikleri, üzerine büyütüldüğü PMN-PT seramiklerine uygulanan gerilimle kontrol edilmeye çalışılmıştır. PMN-PT ([Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]0.69 - [PbTiO3]0.31) (100) ve (011) üzerine farklı sıcaklıklarda ve kalınlıklarda doğrudan büyütülen Co2MnAl ince filmlerinin yapısal ve manyetik özellikleri araştırılmıştır. Numunelerin zorlayıcı alanının ve kalıcı mıknatıslanması tabaka kalınlığına oldukça duyarlıdır. Yarı metalik olan Co2MnAl Heusler alaşımı PMN-PT (011) substratı üzerinde ince film şeklinde büyütüldükten sonra, ince filmlerin manyetik özellikleri üzerinde harici bir elektrik alanının etkisi araştırılmıştır. Yüzey normali boyunca bir elektrik alan uygulanarak indüklenen gerilim sadece düzlem içi gerinime yol açarak, Co2MnAl'un kolay eksen yöneliminin [100]'den [011 ̅] yönüne dönmesine sebep olmuştur. Co2MnAl bileşiklerinde oda sıcaklığında manyetizasyonun elektriksel kontrolü, yeni nesil manyetoelektrik rastgele erişimli bellek cihazlarının gerçekleştirilmesi için ilgi çekici olacaktır.
Özet (Çeviri)
The manipulation of magnetic properties by an electric field is of great importance, especially in magnetoelectronic and spintronic systems, to prevent heating and to reduce the power consumption required to move the domain walls. Hybrid ferroelectric/ferromagnetic devices are based on the principle that a voltage applied to the ferroelectric layer causes a change in the magnetic properties of the ferromagnetic layer by inducing mechanical tension in the ferromagnetic layer. Controlling the magnetization in ferromagnetic materials, which have strong magnetoelastic interaction at room temperature, with the piezoelectric voltage induced by an electric field will increase the functionality of modern spintronic devices. Especially in semi-metallic ferromagnets, controlling the ferromagnetic transition with an electric field provides benefits such as low power consumption and minimum instability in magnetoelectronic devices. Co2MnAl is very attractive both because it has a strong magnetization at room temperature and because it is possible to control the magnetic properties of its thin film by mechanical tension. In this thesis, Co2MnAl and widely utilized ferroelectric Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate (PMN-PT) ceramics have been combined to manipulate the magnetic characteristics of Co2MnAl with the voltage given to the PMN-PT. The structural and magnetic properties of Co2MnAl thin films growing directly on PMN-PT ([Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]0.69 - [PbTiO3]0.31) (100) and (011) at different temperatures and thicknesses were investigated. The coercive field and permanent magnetization of the samples are quite sensitive to layer thickness. After growing the semi-metallic Co2MnAl Heusler alloy as a thin film on the PMN-PT (011) substrate, the effect of an external electric field on the magnetic properties of the thin films was examined. The voltage induced by applying an electric field along the surface normal only caused in-plane tension, causing the easy axis orientation of Co2MnAl to change from [100] to [011 ̅]. Electrical control of room temperature magnetization in Co2MnAl compounds will be helpful for the development of next generation magnetoelectric random access memory devices.
Benzer Tezler
- Kübik yapıdaki Co2MnX (X=Al, Ga, Ge, Si) heusler alaşımlarının yapısal, elektronik, elastik ve titreşim özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelenmesi
Investigation of Co2MnX (X=Al, Ga, Ge, Si) heusler alloys, in cubic form, in terms of their structural, electronic, elastic and vibrational properties using density functional theory
ABDULLAH CANDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKAY UĞUR
- Katkı ve düzensizliğin yarı-metalik ferromanyetik heusler alaşımların manyetik özelliklerine etkisinin teorik incelenmesi
First principles study of effect of doping and disorder on the half metallicity of ferro magnetic heusler alloys
KEMAL ÖZDOĞAN
Doktora
Türkçe
2009
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKİR AKTAŞ
- Cu2MnAl şeritlerin manyetik ve mikroyapı özellikleri
Magnetic and microstructure properties of Cu2MnAl melt-spun ribbons
ÇAĞRI BEŞE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EYÜP DUMAN
- Co2MnAl1-xSnx heusler alaşımlarının manyetik özelliklerinin belirlenmesi
Determining of magnetic properties of Co2MnAl1-xSnx heusler alloy
TOLGAHAN ÖZMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
- Ti2CoZ(Z=Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, As, Sb) ve Ti2Q(Q=Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,Zn)Si Heusler alaşımlarının elektronik ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electronic and magnetic properties of Ti2CoZ(Z=Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, As, Sb) and Ti2Q(Q=Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn)Si Heusler alloys
KOSTA KARANİKOLA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL ÖZDOĞAN