Manyetik parametrelerin elektron spin rezonans (ESR) tekniği ile araştırılması

Abstract

ÖZET Değişik konsantrasyonlu NiFe alaşım filmleri ile bulk metalik camlarda ferromanyetik rezonans (FMR) incelemeleri yapıldı. Elektron beam buharlaştırma tekniği ile NigoFeıo, NiasFeıs, Nİ82Feı8, Ni79Fe2ı alaşımlarının 1000 Â kalınlığında filmleri hazırlandı. Filmlerin FMR spektrumları film normaline göre değişik açılarda uygulanan manyetik alanın fonksiyonu olarak oda sıcaklığında kaydedildi. Tüm filmler için spektrumların çoklu rezonans soğurma çizgilerinden oluştuğu gözlendi. Spektrumların açısal davranışlarından bu piklerin film yüzeyinde ve iç bölgelerinde uyarılan değişik spin dalga modlarına karşı geldiği anlaşıldı. Bilinen klasik spin dalga kuramı amaçlar doğrultusunda uyarlanarak deneysel verilerin analizi yapıldı. Böylece filmlerin manyetik parametrelerinden doyum mıknatıslanma, M, yüzey anizotropi enerji yoğunluğu parametresi, K, çizgi genişliği ve değiş-tokuş etkileşme sabiti, D, demir konsantrasyonunun fonksiyonu olarak belirlendi. Demir konsantrasyonunun artmasıyla özellikle mıknatıslanma, çizgigenişliği, yüzey anizotropy parametresi artarken değiş-tokuş etkileşme sabitinin azaldığı gösterildi. Melt-spining tekniği ile 20 /x kalınlığında ince şerit biçiminde hazırlanan metalik cam örneklerden birkaç mm boyutlarında örnekler kesildi. FMR spektrumları ince plaka biçimindeki bu örneklerin yüzeyine dik veya paralel olarak uygulanan manyetik alanın fonsiyonu olarak 77-375 K sıcaklık aralığında kaydedildi. FMR spektrumlarının temelde geniş ve şiddetli tek bir soğurma pikinden oluştuğu ve rezonans alan değerinin dik ve paralel geometri için birbirinden oldukça farklı olduğu görüldü. İletken ferromanyetik örnekler için geliştirilen yüzey empedansı ifadesi amaçlar doğrultusunda uyarlanarak FMR spektrumları kuramsal olarak türetildi. Böylece deneysel veriler analiz edilerek metalik cam örneğin mıknatıslanma, yüzey anizotropi parametresi ve değiş-tokuş etkileşmesi gibi parametreleri sıcaklığın fonksiyonu olarak türetildi. Azalan sıcaklıkla yüzey anizotropi parametresi mutlak değerce azalırken mıknatıslanmanın ve değiş-tokuş etkileşme parametresinin değerinin arttığı görüldü.

ABSTRACT The films of NiFe alloys with various concentrations have been studied by Ferromagnetic Resonance (FMR). 1000 A thick films of Ni90Feio, Ni85Fei5, Nİ82Fei8, Nİ79Fe2i alloys have been prepared on glass substrates by using electron beam gun evaporation technique. FMR spectra have been recorded as a function of magnetic field that was applied along various directions with respond to the film normal at room temperature. The spectra have been observed to consist of multi-peak resonance absorptions for all of the films. Considering angular behaviour of the spectra, these peaks have been determind to correspond to the various spin resonance modes. The well-known spin wave theory has been suitably adapted to analyze the experimental data. Thus, the parameters such as saturation magnetization, surface anisotropy energy density, line-width, and exchange stiffness constant have been determined as a function of Fe content. It has been shown that, exchange stiffness parameter were decreased while the magnetization, line-width, surface anisotropy parameters increase with increasing Fe content. The samples with a few mm in dimensions have been cut from a 20jx thick metallic glass ribbon prepared by melting spinning technique. FMR spectra have been recorded in the temperature range of 77-375 K, by applying magnetic field parallel to or perpendicular to the surface of thin plate-like samples. It has been observed that FMR spectra mainly consist of a broad and strong resonance absorption and the field for resonance for parallel and perpendicular geometry are significantly different from each other. The surface impedance expression developed for conducting samples has been suitably adapted and FMR spectra have been theoretically regenerated. Thus the experimental data have been analized and magnetic parameters such as magnetization, surface anisotropy parameter, exchange stiffness etc. have been deduced as a function of temperature. It has been shown that the surface anisotropy parameter, magnetization and exchange stiffness decreased with the increasing temperature.