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

Abstract

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.