Elektrodepozisyon tekniğiyle üretilen Co ve CoFe filmlerin, yapısal ve manyetodirenç özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada Co ve CoFe filmlerin elektrokimyasal, kimyasal, yapısal vemanyetorezistans özellikleri incelenmektedir. Co ve CoFe filmler farklı depozisyon potansiyeli,elektrolit pH'ı, elektrolit konsantrasyonu ve film kalınlığında çözeltiden polikristal Ti alttabakaüzerine depozit edildiler. Co filmlerin depozisyonu için elektrolit 0.5 M kobalt sülfat ve 0.3 Mborik asit içermektedir ve CoFe filmlerin üretimi için benzer çözeltiye 0.1 M demir sülfateklenmiştir.Depozisyon potansiyellerini bulmak için elektrolit dönüşümlü voltametri ile karakterizeedildi. Depozisyon potansiyeli her iki çözelti içinde doymuş kalomel elektroda (SCE) göre -1.8V ile -2.7 V arasında alındı. Co ve CoFe filmler SCE'ye göre -2.5 V da depozit edildi ve filmkalınlığı 3 µm olarak belirlendi. Co filmlerde elektrolit pH'ı başlangıç değerinden (2.40) 1.91değerine düşürüldü. CoFe filmlerinde ise elektrolit pH'ı yavaş yavaş başlangıç değerinden(3.70) 2.96 ya düşürülmüştür. Aynı zamanda CoFe filmler farklı konsantrasyonlarda daüretilmiştir.Yapısal analizde x-ışını kırınımı ile pH değişkenine bağlı olarak Co filmlerin karışık faz(hcp+fcc) ve fcc, CoFe filmlerin fcc ve fcc+bcc yapıya sahip oldukları bulundu. Filmlerinkompozisyon analizleri enerji ayırmalı x-ışını Spektroskobisi (EDX) kullanılarak tayin edildi.EDX ölçümleri CoFe filmlerin ~20% Fe ve ~80% Co içerdiğini göstermektedir. Filmlerin yüzeymorfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelendi. CoFe filmlerin SEMgörüntülerinde depozisyon potansiyelinin (-1.8 V tan -2.7 V) ve pH değerinin (2.96 dan 3.70)artması tane büyüklüğünü arttırmaktadır. Manyetoresiztans ölçümleri Van der Pauw(VDP)metodu kullanılarak oda sıcaklığında ± 1T manyetik alan değerleri arasında yapılmıştır. Co veCoFe filmler de ortalama 5,7% ve 8,8% değerinde anizotropik manyetorezistans gözlendi.ANAHTAR SÖZCÜKLER: Elektrodepozisyon / Co ve CoFe manyetik film / Anizotropikmanyetorezistans (AMR)

This study electrochemical, chemical, structural and magnetoresistance properties of Coand CoFe films have been investigated. Co and CoFe films were electrodeposited onpolycrystalline Ti substrates from a solution at different deposition potentials, electrolyte pH,electrolyte concentration and film thickness. The electrolyte consists of 0.5 M cobalt sulphateand 0.3 M boric acid for the deposition of Co films and 0.1 M iron sulphate was added to thesame electrolyte for the production of CoFe films.In order to find the deposition potentials, the electrolytes were characterized with cyclicvoltammeter (CV) method. The deposition potentials for both of the electrolytes were -1.8V and-2.7V with respect to saturated calomel electrode (SCE). Co and CoFe films were deposited at -2.5 V to SCE and the film thickness was fixed at 3µm. The electrolyte pH of Co Films wasgradually lowered from its initial value (2.40) to 1.91. In the case of CoFe films, the electrolytepH was gradually lowered from its initial value (3.70) to 2.96. CoFe films were also produced atdifferent concentration.The structural analysis by X-ray diffraction (XRD) revealed that Co films have fcc phaseand mix phase (hcp and fcc) and CoFe films consist of fcc phase and mix phase (fcc and bcc)depending on the electrolyte pH. The composition analysis of the films were carried out byenergy dispersive X-ray (EDX). EDX measurements indicated that Co-Fe films have ~20% Feand ~80% Co. Scanning electron microscope (SEM) was used to study the surface morphologyof the films. SEM images of the CoFe films showed that the increase of deposition potentials (-1.8 V to -2.7 V) and pH values (2.96 to 3.70) increase the particle sizes. The CoFe films havemore uniform structure with the increase of Fe content. Magnetoresistance measurements werecarried out using the Van der Pauw(VDP) method at room temperature and in magnetic fields upto ± 1T. Co and CoFe films exhibited anisotropic magnetic resistance (AMR) up to 5.5% and8.8%, respectively.KEY WORDS: Electrodeposition / Co and CoFe Magnetic Films / Anisotropic Magneto-Resistance (AMR)