Exchange bias systems studied by high resolution quantitative magnetic force microscopy
Yüksek çözünürlüklü nicel manyetik kuvvet mikroskobu ile incelenen exchange bias (eb) sistemleri
- Tez No: 921708
- Danışmanlar: PROF. DR. HANS JOSEF HUG
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Basel
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Uygulamalı Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uygulamalı Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Genel olarak, EB etkisinin, antiferromanyet (AF) katmanında, ferromanyet (F) katmanına bağlı olan pin-UCS'ye sabitlenmiş telafi edilmemiş anların varlığını ima ettiğine inanılmaktadır. EB etkisini anlamanın önündeki bir engel, UCS'nin yalnızca bir alt kümesinin (F'ye sabitlenmiş ve bağlanmış olanlar) EB etkisinden sorumlu olmasıdır. Kullanılan malzemeler, ayrıca deneysel yöntem ve hazırlama, UCS'nin bu alt kümelerini farklı şekillerde etkileyebilir ve UCS ölçümlerinin yorumlanması bunu hesaba katmalıdır. Dahası, malzemelerin morfolojisi, dokusu, kusur yoğunluğu ve tane sınırlarının doğası, pin-UCS'nin yoğunluğunu ve mekansal dağılımını etkiler. Pin-UCS yoğunluk dağılımını, malzemelerin tane boyutuyla karşılaştırılabilir mekansal çözünürlükle ölçen deneysel yöntemlere ihtiyaç vardır. Burada, VSM ve nicel, yüksek çözünürlüklü MFM ile F/AF hetero yapı örneklerini inceliyoruz. MFM manyetik alanlarda (birkaç T'ye kadar) çalışır ancak elemente özgü değildir. Doymuş durumdaki F-katmanı ve ucun farklı mıknatıslanma durumlarıyla elde edilen verilerin analizi, farklı MFM kontrast kaynaklarının ayrılmasını sağlar. Kantitatif MFM kullanarak, antiferromanyetik (AF) CoO katmanındaki sabitlenmiş telafi edilmemiş momentlerin (pin-UCS) yerel alan yoğunluğunu ölçüyoruz ve F-alan yapısını, pin-UCS yoğunluğu ile dik anizotropi CoPt çok katmanlı bir şekilde ilişkilendiriyoruz. Daha büyük uygulanan alanlar, geri çekilen alanları, F-anlarına antiparalel olarak hizalanmış orantılı olarak daha yüksek pin-UCS alanlarına yönlendirir. Bu, bu antiparalel pin-UCS'nin EB etkisinden sorumlu olduğu ve paralel UCS'nin bir arada var olduğu yönündeki önceki sonuçlarımızı doğrular. Veriler, F-alanlarının evriminin AF katmanındaki pin-UCS tarafından belirlendiğini doğrular ve ayrıca sistemde hayal kırıklığı örnekleri sunar. Bu hayal kırıklığı ve pin-UCS'nin homojen olmayan mekansal dağılımı, henüz hesaba katılmamış olan EB sistemlerinin zorlayıcılığı üzerinde de büyük bir etkiye sahiptir. Dahası, tane sınırı mühendisliği, AF tanelerini ayırmak için kullanılabilir ve bu da daha güçlü bir EB etkisine ancak daha küçük bir zorlayıcılığa yol açabilir. EB etkisinin sağladığı tek yönlü anizotropiyi artırmak için nadir toprak ferrimanyet/ferromanyet çift katmanlarıyla yeni yaklaşımlar tartışılacaktır.
Özet (Çeviri)
It is generally believed that exchange bias (EB) implies the presence of pinned uncompensated moments pin-UCS in the antiferromagnet (AF) layer that are coupled to the ferromagnet (F) layer. An obstacle to understanding the EB effect is that only a subset of the UCS (those pinned and coupled to the F) are responsible for the EB effect. The materials used, but also the experimental method and preparation may affect these subsets of UCS in distinct ways, and an interpretation of UCS measurements must take this into account. Moreover, the materials' morphology, texture, defect density, and nature of grain boundaries influence the density and spatial distribution of the pin-UCS. Experimental methods that measure the pin-UCS density distribution with spatial resolution comparable to the materials grain size are needed. Here we study F/AF heterostructure-samples by VSM and quantitative, high resolution MFM. MFM works in magnetic fields (up to several T) but is not element-specific. Analyzing data acquired with the F-layer in the saturated state and with different magnetization states of the tip allows the separation of the different sources of MFM contrast. Using quantitative MFM we measure the local areal density of pinned uncompensated moments (pin-UCS) in the antiferromagnetic (AF) CoO layer and correlate the F-domain structure in a perpendicular anisotropy CoPt multilayer with the pin-UCS density. Larger applied fields drive the receding domains to areas of proportionally higher pin-UCS aligned antiparallel to F-moments. This confirms our prior results that these antiparallel pin-UCS are responsible for the EB effect, while parallel UCS coexist. The data confirm that the evolution of the F-domains is determined by the pin-UCS in the AF-layer, and also present examples of frustration in the system. This frustration and the inhomogeneous spatial distribution of the pin-UCS also have a major effect on the coercivity of the EB-systems that have not yet been accounted for. Moreover, grain-boundary engineering can be used to decouple the AF grains leading to a stronger EB effect but a smaller coercivity. New approaches with rare-earth-ferrimagnet/ferromagnet bilayers to increase unidirectional anisotropy provided by the EB effect will be discussed.
Benzer Tezler
- Exchange bias systems studied by high resolution quantitative magnetic force microscopy
Başlık çevirisi yok
SEVİL ÖZER
- 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
- Manyetik malzemelerde kaydırma (exchange bias) etkisi
Exchange bias effect in magnetic materials
MUSTAFA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. M. İLKER CENİK
- Yapay sinir ağları kullanılarak Türkiye gün öncesi piyasası elektrik fiyat tahmini
Turkish day ahead market electricity clearing price forecasting using artificial neural network
ASLIHAN DALGIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLGÜN KAYAKUTLU
- CoO/co manyetik ince filmlerde kaydırma (Exchange bias) etkisi
Exchange Bias effect in CoO/Co magnetic thin films
ERDEM DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NUMAN AKDOĞAN
