DOÇ. DR. RAMİS MUSTAFA ÖKSÜZOĞLU

MgO temelli metal oksit nano-filmlerin püskürtme tekniği ile geliştirilmesi ve manyetik spin vanası sistemlerine entegrasyonu

Bu tezde, Ta (x nm)/NiFe (y nm)/IrMn (10 nm)/CoFe (2 nm)/Ta (5 nm) (x=y=2, 4, 6, 8, 10) çoklu tabaka sisteminde, antiferromanyetik ve ferromanyetik tabakaların etkileşmesi sonucu ortaya çıkan değiş-tokuş etkisinin ve kristal yapısının çekirdeklenme ve tampon tabakaları kalınlığına bağlı olarak nasıl değiştiği ve spin vanalarında bariyer tabaka olarak kullanılan MgO bariyerinin tek tabaka olarak güç, gaz basıncı ve DC besleme voltajına bağlı olarak geliştirilip spin vanasına entegresi sağlandı. X-Işını Kırınımı (XRD), X-Işını Reflektometresi (XRR) ve Salınım Eğrisi (RC) ölçümleri sonucunda en iyi kristal yapının Ta (8 nm)/NiFe (8 nm) için elde edildiği tespit edildi. Ayrıca, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ölçümlerinden elde edilen minimum pürüzlülük değerleri ve dört nokta iğne (FPP) tekniği ile elde edilen minimum direnç değerleri ile XRD, XRR ve RC sonuçları arasında doğru orantılı bir ilişki bulundu. Ancak, çoklu tabaka sistemine ısıl işlem uygulandıktan sonra, süperiletken kuantum girişim cihazı (SQUID) ile yapılan manyetik ölçümler sonucunda en iyi değiş-tokuş alanının; NiFe kalınlığı değişiminde Ta (5 nm)/NiFe (6 nm), Ta kalınlığı değişiminde Ta (6 nm)/NiFe (8 nm) sistemleri ile elde edildiği görüldü. Çünkü bu kalınlık değerlerinde en yüksek Hex ve Jk değerleri elde edildi. MgO için yapılan çalışmalarda Cu destek plakasız ve Cu destek plakalı iki tip MgO hedef malzeme ile çalışıldı ve artan proses gücü, proses gaz basıncı ve DC besleme voltajı ile yapının bozulduğu tespit edildi ve en ideal filmin Cu destek plakalı MgO hedef malzemede 120 Watt, 2 sccm ve 120 Volt’da elde edildiği görüldü. Bu değerlerde hedef malzemeden koparılan atomların ideal enerjiye sahip olmasıyla pürüzlülük oranının minimum seviyede olduğu, AFM ve XRR analizleri ile belirlendi. Sıyırma Işıması X-Işını Kırınımı (GIXD) ölçümleri ile büyütülen tek tabaka MgO filmlerin amorf olduğu tespit edildi.

Tavlama sıcaklığının nano ölçekli vanadyum oksit ince filmlerin optik ve elektriksel özelliklerine etkisinin incelenemesi

Bu tezde vurmalı DC magnetron sıçratma metodu ile farklı altlıklar üzerine üretilmiş nano boyutta vanadyum oksit ince filmlerinin tavlama sıcaklığına bağlı değişimi incelenmiştir. İnce filmlerin karakterizasyonları FT-IR (fourier dönüşümlü kızıl ötesi), UV-Vis-NIR (ultra viyole-görünür bölge-yakın kızıl ötesi), Raman spektroskopileri, AFM (atomik kuvvet mikroskobu), FPP (dört nokta prob tekniği), XRD (X-ışını kırınımı) ve XPS (X-ışını foto elektron spektroskopisi) metotları ile gerçekleştirilmi?ştir. Tavlama sıcaklığının ve altlığın etkisinin incelenmesi için SiO2 ve Si/SiO2 altlıklar üzerine üretilen filmler, 75-230ºC aralığında belirli sıcaklıklara tavlanmış, karakterizasyonları yapılmış? ve tavlanmamış film özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Filmlerin V6O13+V2O5+VO2 türlerinin birleşiminden oluştuğu tespit edilmiştir. Topografik özelliklerin, bu filmler için optik ve elektriksel özelliklerden ve tavlama sıcaklığından bağımsız olduğu ancak altlığın pürüzlülüğü ile tamamen ilişkili olduğu belirlenmiştir. Optik özelliklerin tavlama sıcaklığına bağlı olarak belirgin biçimde değişmediği, ancak elektriksel özelliklerin iyileştirilebileceği gösterilmiştir. Çalışmanın sonucunda oda sıcaklığı civarında geçiş özelliği gösteren, UV ışığı tamamen absorbe eden, TCR değerleri yüksek, nano boyutlu, karışık fazlı vanadyum oksit ince filmler üretilmiştir. Anahtar Kelimeler: Vurmalı DC, Vanadyum Oksit, Optik Özellikler, Elektriksel Özellikler, Tavlama

Manyetik hafıza sistemleri için nano ölçekli ırmn/cofe ince film sistemlerinde manyetik-yapısal özellik ilişkisinin belirlenmesi

Bu tez çalışmasında magnetron sıçratma tekniği ile üretilen Ta(5nm)/Ru (25nm)/Ta(5nm)/NiFe(6nm)/IrMn(10nm)/CoFe(2nm)/Ta(5nm) çoklu tabaka değiş-tokuş sistemlerinde NiFe tabakasının büyütülmesi sırasında uygulanan atmalı DC güç tipinin atma frekansları (10, 20, 30 ve 50 kHz) değiştirilerek bunun IrMn tane boyutu ve antiferromanyetik/ferromanyetik ara yüzeyinde oluşan değiş-tokuş özelliklerine etkileri incelendi. X- Işını kırınımı, yansıması, sıyırma açısı kırınımı ve salınım eğrisi ölçümleri yapısal analiz teknikleri olarak kullanıldı. Yapısal karakterizasyon sonuçlarına göre 10 kHz NiFe ile üretilen çoklu tabaka sisteminde en yüksek IrMn tane boyutu ve kristal örgü değişkeni bulundu. Yine aynı numunenin en yüksek Ru ve IrMn kristal yönelim oranına sahip olduğu gözlendi. Manyetizasyon ölçümlerine göre CoFe serbest ferromanyetik tabakanın Hex (değiş tokuş alanı) değerleri önemli derecede değişmediği, ancak CoFe ve NiFe tabakalarının Hc (zorlayıcı alan) değerlerinin düştüğü gözlendi. Bu duruma göre en yüksek Hex/Hc oranına 10 kHz frekans ile üretilen numunede rastlandı. Bu sonuçlara karşın düşük tane boyutuna sahip olan 50 kHz frekansıyla üretilen numune en yüksek Jk (değiş-tokuş ara yüzey çiftlenim enerjisi) değerini gösterdi. Bu veriler doğrultusunda büyüyen tane boyutundaki domain yapılarının değiş-tokuş etkisine önemli ölçüde etki ettiği anlaşıldı. Çalışmanın ikinci deney serisi kapsamında üretilen Ta(5nm)/Ru(10nm)/Ta(5nm)/NiFe(6nm)/IrMn(10nm)/CoFe (2nm)/Ta(5nm) çoklu tabaka değiş-tokuş sistemlerinde PDC ters voltaj süresinin Ru/Ta, NiFe/IrMn ve IrMn/CoFe ara yüzey pürüzlülüklerine etkisi incelenmiş ve bunların Ru ark sayısıyla birlikte değiştiği gözlenmiştir.