İnce filmlerde hall efekt tekniği ile manyetorezistans ölçümü

Abstract

Bu çalışmada 9 nm kalınlığındaki tek katmanlı Ni81Fe19 film, Silisyum (Si) alttaş üzerine sıçratma ile biriktirme tekniği ile elde edilmiştir. İlk olarak bu numuneye 300 K sabit sıcaklıkta ±1,4KG aralığında değişen dış manyetik alan uygulanmıştır. Direnci (3,90x10-5 den – 3,83x10-5 Ω cm' e) azalma, taşıyıcı yoğunluğu (1,29x1021 den – 3,03x1021 cm-3 'e) artış ve Hall mobilitesinde (1,24x102 'den - 5.29x101 cm2V-1s-1 'e) azalma gözlemlenmiştir. İkinci olarak numuneye 7,5 KG sabit dış manyetik alanda 20-300 K arasındaki sıcaklıklar uygulandığında dirençte (2,54x10-5 'den – 3.84x10-5 'e Ω cm) artış, taşıyıcı yoğunluğunda (2,99x1021 'den - 1.68x1021 cm-3 'e ) azalma, Hall mobilitesinde (7,98x10 'den – 9,53x10cm2V-1s-1 'e) artma gözlemlenmiştir. Aynı numunenin manyetik alan olmadan direnç değerinin (2,63x10-5 'den – 3,91x10-5 Ω cm 'e) daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Son olarak 25-350 K sıcaklık aralığında ve her sıcaklık değeri için ± 1,4 KG değişen manyetik alanlarda direnç değişimi izlenmiştir. Manyetik alana bağlı olarak sıcaklığın artması ile direncin azaldığı gözlemlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Manyetorezistans, Taşıyıcı yoğunluğu, Mobilite, İnce film, Hall Etki.

In this study, monolayer film of Ni81Fe19 which is 9 nm thickness has been grown on Si wafer with sputtering deposition technique. Firstly, the ±1.4 KG variable external magnetic field was applied to this sample at a constant temperature of 300 K. Decrease in resistance (3,90x10-5 - 3.83x10-5 Ω cm), increase in carrier density (1,29x1021 – 3,03x1021cm-3) and decrease in Hall mobility (1,24x102 - 5,29x101 cm2V-1s-1) were observed. Secondly, the 7,5 KG constant external magnetic field was applied between 20-300 K temperature, and following changes were observed; increase in the resistance (2,54x10-5 – 3,84x10-5 Ω cm), decrease in carrier density (2,99x1021 – 1,68x1021cm-3 ) and an increase in the Hall mobility (7,98x10 – 9,53x10cm2V-1s-1 ). It was observed that the same sample had higher resistance value (2,63x10-5 – 3,91x10-5 Ω cm) without a magnetic field. Finally, change in resistance was observed in the ±1,4 KG magnetic field range between 25-350 K temperature value. It was observed that the resistance decreased as the temperature increased due to the magnetic field.Keywords: Magnetoresistance, Carrier density, Mobility, Tiny Film, Hall Effect.