Development of nano Hall sensors for high resolution scanning Hall probe microscopy

Taramalı Hall Aygıtı Mikroskobu (THAM), manyetik ve süperiletken malzemeleri yüksek uzaysal ve manyetik alan çözünürlüğü ile inceleyebilen tahribatsız ve nitel bir manyetik görüntüleme yöntemidir. İlk olarak 1992 yılında gösterilen yöntem hızla gelişerek etkin bir manyetik görüntüleme yöntemi olarak kabul görmüş ve ticari ürün haline de getirilmiştir. Bu tezde çeşitli çok katmanlı yarıiletken malzemeler ve Bizmut ince film kullanılarak 50-1000nm aktif fiziksel alana sahip Hall algılayıcıların üretimi, karakterizasyonu ve 4.2-425K sıcaklık aralığında THAM görüntülemesi başarılmıştır.Elektriksel iletkenliği olmayan örneklerin incelenmesine olanak sağlayan Atomik Kuvvet Mikroskobu (AKM) geri beslemesini kullanmak için Hall aygıtlarının kuvartz kristal çatallara entegrasyonu geniş bir sıcaklık aralığında ilk defa gösterilmiştir. Yöntemin performansı ve çalışma kararlılığı 4.2-425K sıcaklık aralığında fiziksel aktif alan büyüklükleri 1×1?m olan farklı Hall aygıtlarla sabit disk örneği kullanarak başarılı bir biçimde gösterilmiştir. Benzer şekilde Fe katkılı Bizmut, termal olarak de-manyetize edilmiş NdFeB mıknatıs ve BSCCO(2212) tek kristal yüksek sıcaklık süperiletkeni de aynı yöntem ile görüntülenerek yöntemin çok değişik numunelerin incelenmesinde uygulanabilirliği ispatlandı. Geliştirdiğimiz bu yöntem sayesinde literatürde elektriksel iletkenliği olmayan örnekleri incelemek için önerilen karmaşık mikro-yay üretim yöntemlerine olan gereksinim ortadan kalkmıştır.Yüzey manyetik alanlarının uzaysal değişimini gözlemlemek için kullanılabilecek özgün bir gradyometre yöntemi ilk defa gösterilmiş ve bu yöntem manyetik alan dağılımının her üç uzaysal bileşenini, x, y ve z, 1?m'lik Hall algılayıcılar yardımı ile görüntülemek için kullanılmıştır. Yöntemin geçerliliğini göstermek için bir sabit disk örneğin manyetik alan profili 77K sıcaklıkta üç boyutlu (3B) olarak haritalandırılmıştır.