Manyetik kayıt ortamları için ferromanyetik malzemelerin elektrodepozisyonu, yapısal ve manyetik özellikleri

Abstract

Bu tez çalışmasında CoNiFe ve CoNiFe-Cu alaşım filmler, elektrokimyasal depozisyon tekniği ile kendi iyonlarını içeren çözeltilerden Ti (hekzagonal sıkı paket, hcp) alttabaka üzerine film kalınlığına, çözelti pH’ına, depozisyon potansiyeline ve Cu iyon derişimine bağlı olarak büyütüldü ve karakteristik özellikleri incelendi. Filmlerin depozisyon potansiyelleri, dönüşümlü voltametri (CV) metodu ile referans elektroda (doymuş kalomel elektrot SCE) göre, -1,4 V olarak belirlendi. Depozisyon sırasında akım-zaman geçişleri kaydedilerek büyüme mekanizmaları incelendi. CoNiFe ve CoNiFe-Cu filmlerin birbirinden farklı büyüme mekanizmasına sahip olduğu saptandı. Potansiyele bağlı olarak büyütülen CoNiFe filmlerin ve farklı derişimlerde Cu iyonu içeren çözeltilerden üretilen CoNiFe-Cu filmlerin yapısal özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD) tekniği ile yapıldı. Genel olarak, filmlerin XRD spektrumlarında yüzey merkezli kübik (fcc) yapının (111), (200), (220) ve (311) yansımalarından kaynaklanan pikler gözlendi. Filmlerin manyetik özellikleri farklı parametreler göz önünde tutularak titreşimli örnek magnetometresi (VSM) ile araştırıldı. En yüksek manyetizasyon (Ms=5195 emu/cm3) 0,005 M Cu iyon derişimine sahip çözeltiden büyütülen CoNiFe-Cu filmine ve en düşük koersivitenin (Hc=25,5 Oe) -1,8 V’ta büyütülen CoFeNi filmine ait olduğu bulundu. Numunelerin manyetorezitans (MR) ölçümleri, depozisyon parametrelerine bağlı olarak, van der Pauw tekniği ile yapıldı. Hazırlanan filmlerin, 0,03 ve 0,04 M Cu iyon derişimine sahip çözeltilerden üretilen CoNiFe-Cu filmler hariç, anizotropik magnetorezistans (AMR) davranış gösterdiği tespit edildi. Hem CoNiFe hem de CoNiFe-Cu filmlerinin MR değerlerinin depozisyon şartları ile önemli ölçüde etkilendiği gözlendi.

In this study, CoNiFe and CoNiFe-Cu alloy films were grown on polycrystalline Ti (hcp) substrates from electrolytes containing their ions by the electrodeposition technique. The properties were investigated as a function of the deposition potentials, the film thickness, the electrolyte pH and the Cu concentration. The deposition potentials of films vs saturated calomel electrode (SCE) were determined as -1.4 V by the cyclic voltammetry (CV) method. During deposition, the current-time transients were recorded to investigate growth mechanisms of films. CoNiFe and CoNiFe-Cu films were found to have different growth mechanisms from each other. The structural characterisations of CoNiFe films without Cu and with Cu produced under different deposition conditions such as the Cu concentration, the deposition potential was studied using X-ray diffraction (XRD). In XRD patterns of films, the reflection peaks came from (111), (200), (220) and (311) planes of face centered cubic (fcc) structure were clearly observed. By considering different parameters, the magnetic properties of samples were measured by the vibrating sample magnetometer (VSM) technique. CoNiFe-Cu films grown from electrolyte containing 0,005 M Cu ion were found to have the highest magnetization value (Ms=5195 emu/cm3) and CoNiFe film grown at -1,8 V had the lowest coercivity (Hc=25,5 Oe). The magnetoresistance (MR) measurements of the samples were carried out by the van der Pauw technique. All films, except for films produced from the electrolytes having 0,03 and 0,04 M Cu ion concentration showed anisotropic magnetoresistance (AMR) behaviour. It was observed that MR ratios of both CoNiFe and CoNiFe-Cu films were significantly affected by the deposition conditions.