Co2MnAl1-xSnx heusler alaşımlarının manyetik özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Son zamanlarda spin transfer olgusunun keşfi, sadece ilginç fizik içermesinden değil aynı zamanda manyetoelektronik cihazlara uygulanabilirliğinden ötürü önemli ölçüde çok araştırma aktivitesini teşvik etmiştir. Bu açıdan bakıldığında, Heusler alaşımları MRAM gibi potansiyel kullanım alanları için bilimsel ve teknolojik ilgi çekmiştir.Bu çalışmanın amacı, magnetron saçtırma tekniğiyle farklı kalınlıklarda Si/SiO2 alttaş üzerine büyütülen Co2MnAl1-xSnx (x: 0.25, 0.5, 0.75 ve 1) Heusler alaşım ince filmlerin manyetik özelliklerinin belirlenmesidir. İlk olarak, oda sıcaklığında ferromanyetik rezonans (FMR) ve titreştirmeli manyetometre (VSM) teknikleriyle Co2MnAl1-xSnx ince filmlerin özelliklerinin kalınlığa bağımlılığı araştırıldı. FMR tekniği spektroskopik yarılma faktörü g ve efektif mıknatıslanma gibi manyetik parametreleri belirlemek için kullanıldı. Daha sonra, 50 nm kalınlıklı filmler kristal yapı ve tavlama etkisinin manyetik özellikler üzerine etkisini araştırmak için çeşitli sıcaklıklarda tavlandı. Örneklerin yapısal özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile karakterize edildi.FMR verilerini yorumlamak için uygun bir program yazıldı ve bu yazılan program kullanılarak efektif mıknatıslanmanın yüzey anizotropi sabitlerine (Ks1 ve Ks2) bağlı olduğu anlaşılmıştır. Yani film kalınlığı ne kadar artarsa efektif mıknatıslanma da o kadar düşer. Tavlama işleminin sonucunda Co2MnAl0.25Sn0.75 ve Co2MnAl0.5Sn0.5 ince filmlerinin 400 ve 500 Co' de B2 yapısına sahip olurken, Co2MnSn ve Co2MnAl0.75Sn0.25 ince filmlerin hiçbir tavlama sıcaklığı değerinde B2 yapısına sahip olmadıkları görülmüştür.

Recently discovered spin transfer phenomenon has stimulated considerable research activity not only because of the interesting physics involved but also due to its potential to magnetoelectronics devices. From the point of view, Heusler alloys have attracted scientific and technological interest for their potential use as MRAM.The goal of this work is to determine magnetic properties of Co2MnAl1-xSnx (x: 0.25, 0.5, 0.75 and 1) Heusler alloy thin films with different thickness were grown on Si/SiO2 substrates by magnetron sputtering technique. At first, the thickness dependence of magnetic properties of the Co2MnAl1-xSnx thin films were investigated by ferromagnetic resonance (FMR) and vibrating magnetometer (VSM) techniques at room temperature. FMR technique was used to determine the magnetic parameter such as spectroscopic splitting factor g and effective magnetization. Later the films with 50 nm thickness were annealed at various temperatures in order tostudy the effect of annealing on magnetic properties and crystal structure. The structural properties of samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).To interpret the FMR data, a convenient program was written and by using this self-written program, it is clear that effective magnetizations depend on the surface anisotropy constants (Ks1 and Ks2). That is, the more the thickness of film increases, the more effective magnetization decreases. As a result of annealing process, it have been showed that while Co2MnAl0.25Sn0.75 and Co2MnAl0.5Sn0.5 thin films possess B2 structure at 400 and 500 Co, Co2MnSn and Co2MnAl0.75Sn0.25 thin films never have B2 structure at any annealing temperature value.