Ni/AL ince filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve optimizasyonu
Production, Characterisation and Optimization of Ni/AL Thin Films
- Tez No: 926376
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN KÖÇKAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Balıkesir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın amacı, çok katmanlı Ni/Al ince filmlerin saçtırma tekniğiyle farklı üretim parametreleri altında esnek akrilik asetat alt tabakalar üzerine üretimi, karakterize edilmesi ve bu filmlerin potansiyel uygulamalar için en yüksek doyum manyetizasyonuna (highest Saturation Magnetisation, hMS) sahip olmasını sağlayan üretim parametre seviyelerinin belirlenmesidir. İlk olarak, Ni/Al ince filmleri Ni biriktirme hızı (Ndr), Al katman kalınlığı (Alt) ve toplam film kalınlıkları (Tft) gibi farklı üretim parametreleri altında üretildi. Filmlerin enerji ayırımlı X-ışını spektroskopisi ile gerçekleştirilen içerik analizleri, Ndr'nin artışıyla Ni içeriğinin arttığını, Alt ve Tft'nin artışının ise Ni içeriğinde bir azalmaya sebep olduğunu gösterdi. Filmlerin Ni içeriklerindeki en yüksek değişime Alt'nin sebep olduğu bulundu. Sıyırma Açısında X-ışını Kırınımı ile yapılan yapısal analizler, tüm filmlerin Ni ve Al içerik miktarlarıyla orantılı olarak yüzey merkezli kübik yapıda büyüdüklerini gösterdi. Taramalı elektron mikroskobu ile gerçekleştirilen film yüzey görüntülemeleri, film yüzeylerinin Ndr ve Alt artışından ciddi şekilde etkilendiğini, ancak Tft artışından daha az etkilendiğini gösterdi. Film yüzeyleri Ndr ve Alt'nin artışıyla homojen ve pürüzsüz morfoloji sergilediği bulundu. Titreşimli numune manyetometresi ile yapılan manyetik analizlerde, Ndr'nin artışıyla filmlerin doyum manyetizasyonu (MS) değerlerinin arttığı, Alt ve Tft'nin artışıyla azaldığı bulundu. Filmlerin koersivite alanı (HC) değerlerinin de Ndr ve Alt'nin artışıyla hafifçe azaldığı belirlendi. Ancak, Tft'nin artmasıyla filmlerin HC değerlerinin çok az değiştiği ve neredeyse sabit kaldığı bulundu. Sonrasında, hMS değerine sahip Ni/Al ince filmlerin elde edilmesi için Taguchi yöntemi kullanılarak bir deney serisi tasarlandı. Taguchi yöntemi hMS için“daha büyük daha iyidir”yaklaşımıyla uygulandı. Yanıtlardan ana yanıtlar için sinyal/gürültü oranları, ortalama değerler, güven aralığı, hMS tahmini, kalite kaybı hesaplandı. Filmin hMS değeri ile elde edilmesi için gereken üretim parametrelerinin seviyeleri belirlendi. Performans tahminine göre, filmin hMS değeri, %95 güven aralığının içinde 532.6 ± 6.2 emu/cm3 olarak öngörülmüştür. Bir doğrulama deneyi de yapıldı ve elde edilen yanıt öngörülen değerlerle karşılaştırıldı. Doğrulama deneyi, filmin MS değerinin güven aralığı içinde ve tahmin edilen hMS değerinin biraz altında 528.6 emu/cm3 olduğunu gösterdi. Sonuç olarak, okuma-yazma kafaları, mikro-elektromekanik sistemler, manyetik rastgele-erişimli bellekler ve manyetik sensörler gibi potansiyel uygulamalar için çok katmanlı Ni/Al ince filmler saçtırma tekniğiyle olası hMS değerine sahip şekildebaşarıyla üretildi.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to production and characterize multilayer Ni/Al thin films on flexible acrylic acetate substrates by the sputtering technique and to determine the fabrication parameter levels that allow achieving the highest saturation magnetization (hMS) for potential applications. Firstly, Ni/Al thin films were produced with different important fabrication parameters such as Ni deposition rate (Ndr), Al layer thickness (Alt) and total film thickness (Tft). Content analysis of the films performed by energy dispersive X-ray spectroscopy showed that the Ni content increased with the increase of Ndr, while the increase of Alt and Tft caused a decrease in the Ni content. It was found that the highest change in Ni content of the films was caused by Alt. Structural analysis by Grazing Incidence X-ray Diffraction showed that all films grew in a face-centered cubic structure proportional to the Ni and Al content amounts. Film surface imaging performed by scanning electron microscopy showed that the film surfaces were severely affected by the Ndr and Alt enhancement, however less affected from the increase in Tft. The film surfaces were found to exhibit homogeneous and smooth morphology with the increase of Ndr and Alt. In the magnetic analyses performed with the vibrating sample magnetometer, it was found that the saturation magnetization (MS) values of the films increased with the increase of Ndr and decreased with the increase of Alt and Tft. The coercive field (HC) values of the films were also determined to slightly decrease with the increase of Ndr and Alt. However, it was found that the HC values of the films changed a little and remained almost constant with the increase of Tft. Afterwards, an experimental series was designed using the Taguchi method, to obtain Ni/Al thin films with the hMS value. Taguchi method was applied for the hMS with the“larger is better”approach. From the responses, signal/noise ratios, mean values, confidence interval, hMS estimate, and quality loss were calculated for the main responses. The production parameter levels that should be achieved with the hMS value of the film were determined. According to the performance estimation, the hMS value of the film was predicted as 532.6 ± 6.2 emu/cm3 with a 95% confidence interval. A validation experiment was also conducted, and the obtained response was compared with the predicted values. The validation experiment showed that the MS value of the film was 528.6 emu/cm3, which is within the confidence interval and slightly below the predicted hMS value. In conclusion, multilayer Ni/Al thin films with the possible hMS value were succesfully fabricated by the sputtering technique for potential applications such as read-write heads, micro-electromechanics systems, magnetic random-access memory, and magnetic sensors.
Benzer Tezler
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- a-SiOx:H ve kristal silisyumdan (c-Si) oluşan a-SiOx:H/c-Si heteroeklem güneş pillerinin fabrikasyonunu ve karakterizasyonu
The characterisation and fabrication of a-SiOx:H/c-Si heterojunction solar cells
OKAN YILMAZ
- Cu2ZnSnS4 ince film güneş hücrelerinin geliştirilmesi
Development of Cu2ZnSnS4 thin film solar cells
NESLİHAN AKÇAY
- ALD yöntemi kullanılarak üretilmiş ZnO,TiO2 ve HfO2 ince film kaplamaların karakterizasyonu ve diyot özelliklerinin incelenmesi
Characterizations and diode properties of ZnO, TiO2 and HfO2 thin films produced by ALD
YAĞMUR ALTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- İki bileşenli ZnCdO fotodiyotların üretilmesi ve elektriksel karakterizasyonu
Fabrication and electrical characterization of two component ZnCdO photodiodes
AHMET ŞEVİK
