Elektrokimyasal depozisyon tekniği ile üretilen nico ince filmlerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında Ni-Co ince filmleri, İndiyum Kalay Oksit (ITO) kaplı cam üzerine çekirdek tabakası oluşturmadan ve ayrıca çekirdek tabakası oluşturarak elektrokimyasal biriktirme tekniği ile bir sülfat banyosundan doymuş kalomel elektroda göre -1.6 V sabit bir biriktirme potansiyelinde üretilmiştir. Sülfat banyosu içerisinde, 0.070 M NiSO_4∙6H_2 O, 0.025 M CoSO_4∙7H_2 O ve 0.1 M H_3 BO_3 kullanılmıştır. Çekirdek tabaka akım yoğunluğunun etkisini incelemek üzere Ni-Co ince filmleri, önce çekirdek tabakasız, daha sonra çekirdek tabakaları aynı kalınlığa sahip olacak şekilde -10 mA/cm2, -20 mA/cm2 ve -40 mA/cm2 akım yoğunluklarında sırası ile 20, 10 ve 5 s biriktirme sürelerinde oluşturulmuştur. Üretilen Ni-Co ince filmlerinin yapısal özellikleri X-ışını Difraktometresi (XRD), film kompozisyonları Enerji Dağılım X-ışınları Spektrometresi (EDX), yüzey özellikleri Atomik Kuvvet Mikroskobu (AKM) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), manyetik domain yapıları ise Manyetik Kuvvet Mikroskobu (MKM) ile incelenmiştir. XRD sonuçlarına göre, üretilen Ni-Co ince filmlerinin yüzey merkezli kübik yapıya ve [111] tercihli yönelime sahip oldukları tespit edilmiştir. Yapılan EDX analizleri sonucu, farklı çekirdek tabaka akım yoğunluklarının film kompozisyonunu değiştirmediği sonucuna ulaşılmıştır. Buna karşın Ni-Co ince filmlerinin kristal büyüklüklerinin, tanecik büyüklüklerinin ve yüzey pürüzlülüklerinin uygulanan çekirdek tabaka akım yoğunluğuna son derece duyarlı olduğu görülmüştür. Ni-Co ince filmlerinin uygulanan çekirdek tabaka akım yoğunluğundan bağımsız olarak bant şeklinde manyetik domain yapısına sahip olduğu, manyetik domain genişliklerinin ise uygulanan çekirdek tabaka akım yoğunluğuna bağlı olduğu belirlenmiştir.

In this study, Ni-Co thin films with and without a seed layer were produced on Indium Tin Oxide (ITO) coated glass substrates by electrochemical deposition technique under a deposition potential of -1.6 V versus saturated calomel electrode in a sulphate bath. Sulphate bath was prepared by mixing 0.070 M NiSO_4∙6H_2 O, 0.025 M CoSO_4∙7H_2 O, and 0.1 M H_3 BO_3. In order to study the effects of seed layer current density, seed layers with equal thickness were deposited at -10 mA/cm2, -20 mA/cm2 and -40 mA/cm2 current densities with deposition durations of 20, 10 and 5 s, respectively. The structural, compositional, and morphological properties of Ni-Co thin films were investigated using X-ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive (EDX) Spectroscopy, Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electron Microscopy (SEM); while magnetic domain structure were examined by means of Magnetic Force Microscopy (MFM). XRD results showed that all the samples had face centered cubic crystallographical structure and [111] preferred orientation. EDX analysis revealed identical film compositions in all samples regardless of the applied seed layer current density. Crystal size, grain size and surface roughness of the samples, on the other hand, showed a strong dependency on applied seed layer current. It was found that Ni-Co thin films had stripe-like magnetic domain structure irrespective of the seed layer current density, whereas the width of the magnetic stripes were affected by the applied seed layer current density.