Ni/AL ince filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve optimizasyonu

Bu çalışmanın amacı, çok katmanlı Ni/Al ince filmlerin saçtırma tekniğiyle farklı üretim parametreleri altında esnek akrilik asetat alt tabakalar üzerine üretimi, karakterize edilmesi ve bu filmlerin potansiyel uygulamalar için en yüksek doyum manyetizasyonuna (highest Saturation Magnetisation, hMS) sahip olmasını sağlayan üretim parametre seviyelerinin belirlenmesidir. İlk olarak, Ni/Al ince filmleri Ni biriktirme hızı (Ndr), Al katman kalınlığı (Alt) ve toplam film kalınlıkları (Tft) gibi farklı üretim parametreleri altında üretildi. Filmlerin enerji ayırımlı X-ışını spektroskopisi ile gerçekleştirilen içerik analizleri, Ndr'nin artışıyla Ni içeriğinin arttığını, Alt ve Tft'nin artışının ise Ni içeriğinde bir azalmaya sebep olduğunu gösterdi. Filmlerin Ni içeriklerindeki en yüksek değişime Alt'nin sebep olduğu bulundu. Sıyırma Açısında X-ışını Kırınımı ile yapılan yapısal analizler, tüm filmlerin Ni ve Al içerik miktarlarıyla orantılı olarak yüzey merkezli kübik yapıda büyüdüklerini gösterdi. Taramalı elektron mikroskobu ile gerçekleştirilen film yüzey görüntülemeleri, film yüzeylerinin Ndr ve Alt artışından ciddi şekilde etkilendiğini, ancak Tft artışından daha az etkilendiğini gösterdi. Film yüzeyleri Ndr ve Alt'nin artışıyla homojen ve pürüzsüz morfoloji sergilediği bulundu. Titreşimli numune manyetometresi ile yapılan manyetik analizlerde, Ndr'nin artışıyla filmlerin doyum manyetizasyonu (MS) değerlerinin arttığı, Alt ve Tft'nin artışıyla azaldığı bulundu. Filmlerin koersivite alanı (HC) değerlerinin de Ndr ve Alt'nin artışıyla hafifçe azaldığı belirlendi. Ancak, Tft'nin artmasıyla filmlerin HC değerlerinin çok az değiştiği ve neredeyse sabit kaldığı bulundu. Sonrasında, hMS değerine sahip Ni/Al ince filmlerin elde edilmesi için Taguchi yöntemi kullanılarak bir deney serisi tasarlandı. Taguchi yöntemi hMS için "daha büyük daha iyidir" yaklaşımıyla uygulandı. Yanıtlardan ana yanıtlar için sinyal/gürültü oranları, ortalama değerler, güven aralığı, hMS tahmini, kalite kaybı hesaplandı. Filmin hMS değeri ile elde edilmesi için gereken üretim parametrelerinin seviyeleri belirlendi. Performans tahminine göre, filmin hMS değeri, %95 güven aralığının içinde 532.6 ± 6.2 emu/cm3 olarak öngörülmüştür. Bir doğrulama deneyi de yapıldı ve elde edilen yanıt öngörülen değerlerle karşılaştırıldı. Doğrulama deneyi, filmin MS değerinin güven aralığı içinde ve tahmin edilen hMS değerinin biraz altında 528.6 emu/cm3 olduğunu gösterdi. Sonuç olarak, okuma-yazma kafaları, mikro-elektromekanik sistemler, manyetik rastgele-erişimli bellekler ve manyetik sensörler gibi potansiyel uygulamalar için çok katmanlı Ni/Al ince filmler saçtırma tekniğiyle olası hMS değerine sahip şekildebaşarıyla üretildi.