Çok katmanlı ferromanyetik kobalt filmlerin yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi

Bu tez çalışmasında, spintronik bellek ve devrelerinde bilgi taşıyıcısı olarak kullanılan ferromanyetik malzemelerin performansını belirleyen kritik parametrelerin farklı arayüzeyler ile kontrolü amaçlanmıştır. Bu kapsamda, farklı spin-yörünge etkileşimi özelliklerine sahip üst katmanlarla (Cu, CuIr ve Pt) üretilen Kobalt tabanlı ince filmlerin yapısal, statik ve dinamik manyetik özellikleri; sırasıyla X-ışını Kırınımı, Titreşimli Örnek Manyetometresi ve Ferromanyetik Rezonans teknikleri kullanılarak incelenmiştir. XRD analizleri, Co film kalınlığının artmasıyla birlikte kristal kalitesinin iyileştiğini ve yapının gerilimli yüzey merkezli kübik fazdan, bulk özelliklere yakın altıgen sıkı paket faza doğru evrildiğini göstermiştir. Statik manyetik ölçümler, filmlerin doygunluk manyetizasyonunun literatürle uyumlu olduğunu doğrulamakla birlikte; Co/Cu sisteminde manyetik ölü tabaka gözlenmezken, Co/CuIr arayüzeyinde atomik karışım kaynaklı yaklaşık 0.21 nm kalınlığında manyetik bir ölü tabaka tespit edilmiştir. FMR tekniği ile gerçekleştirilen dinamik analizlerde, manyetik sönümlemenin Gilbert sönümü ve İki Magnon Saçılımı mekanizmaları tarafından kontrol edildiği belirlenmiştir. Gilbert sönümleme parametresinin ters Co kalınlığı ile doğrusal artışı, sistemlerde spin-pompalaması mekanizmasının varlığını deneysel olarak kanıtlamıştır. İnce filmlerin kıyaslamasında; güçlü spin-yörünge etkileşimine sahip Pt üst katmanının ideal bir spin yutucu davranışı sergileyerek en yüksek sönümleme ve anizotropi değerlerini sağladığı, CuIr alaşımının safsızlık saçılması nedeniyle ara bir sönümleme performansı gösterdiği, zayıf spin-yörünge etkileşimine sahip Cu katmanının ise spin akımını sönümlemede en zayıf etkiyi yarattığı gözlemlenmiştir. Bu çalışma, arayüzey malzemesi seçimi ve kalınlık optimizasyonu ile manyetik özelliklerin hassas bir şekilde modifiye edilebileceğini ortaya koymaktadır.