Μελέτη σκληρών μαγνητικών λεπτών υμενίων FeNi μέσω τεχνικών συσχέτισης δομής, μορφολογίας και μαγνητικών ιδιοτήτων

Διπλωματική Εργασία uoadl:1732792 360 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Τεχνολογίας Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων
Πληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2017-07-25
Έτος εκπόνησης:
2017
Συγγραφέας:
Κουτσουφλάκης Εμμανουήλ
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Αγγελική Αραπογιάννη, Καθηγήτρια, Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών
Δημήτριος Νιάρχος, Ομότιμος Ερευνητής Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. "Δημόκριτος"
Ανδρέας Καϊδατζής, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. "Δημόκριτος"
Πρωτότυπος Τίτλος:
Μελέτη σκληρών μαγνητικών λεπτών υμενίων FeNi μέσω τεχνικών συσχέτισης δομής, μορφολογίας και μαγνητικών ιδιοτήτων
Γλώσσες εργασίας:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Μελέτη σκληρών μαγνητικών λεπτών υμενίων FeNi μέσω τεχνικών συσχέτισης δομής, μορφολογίας και μαγνητικών ιδιοτήτων
Περίληψη:
Μαγνητικά κράματα τύπου L10, συμπεριλαμβανομένου FeNi, χαρακτηρίζονται από την ικανότητα επίτευξης ιδιαίτερα υψηλής μαγνήτισης και ενέργεια μαγνητοκρυσταλλικής ανισοτροπίας (magnetocrystalline anisotropy energy), καθιστώντας τα ικανά για την αντικατάσταση των μονίμων μαγνητών που περιέχουν σπάνιες γαίες. Η δομή L10 - FeNi συναντάται για πρώτη φορά σε μετεωρίτη σιδήρου, δημιουργημένο από θερμική διάχυση μεγάλου εύρους (ή ευρεία θερμική διάχυση) σιδήρου και νικελίου σε πυρήνα αστεροειδούς κατά τη διάρκεια 4.6 δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων ετών. Εργαστηριακά παρασκευάζεται για πρώτη φορά σε στοιχειομετρία Fe50Ni50 μέσω βομβαρδισμού νετρονίων, με εκτιμώμενη θερμοκρασία μετάβασης τάξης-αταξίας (order-disorder) στους 320οC, σχετικά πολύ χαμηλή συγκριτικά με άλλα κράματα με L10 κρυσταλλική δομή. Η χαμηλή σχετικά θερμοκρασία συνεπάγεται χαμηλούς συντελεστές διάχυσης για τα άτομα του σιδήρου και του νικελίου, καθιστώντας τη διαδικασία ιδιαίτερα αργή. Η μετάβαση μπορεί να επιταχυνθεί είτε μέσω της δημιουργίας κενών (vacancies), νανοσωματιδίων πυρήνα-κελύφους (core-shell) FeNi/ L10 – AuCu, είτε στη περίπτωση των λεπτών υμενίων μέσω μίας επαγόμενης από την κρυσταλλική τάση διαδικασίας (strain mediated process).
Στη παρούσα μελέτη αναπτύξαμε μία συνδυαστική (combinatorial) διαδικασία φυσικής εναπόθεσης (sputtering) προκειμένου να μελετήσουμε τις συνθήκες κατασκευής της δομής L10 - FeNi και να μετρήσουμε τις μαγνητικές της ιδιότηες. Σαν υπόστρωμα χρησιμοποιήθηκε δισκίο πυριτίου προσανατολισμού (100) 100 χιλιοστών και επακολούθησε η εξής επαλληλία στρωμάτων: Cr(10nm)/ Cu3Au(70nm)/ combi – CuAuNi/ NiFe(40nm), όπου το στρώμα combi – CuAuNi είναι ένα στρώμα με μεταβαλλόμενη στοιχειομετρία (compositional spread layer) που αναπτύχθηκε μέσω συνδυαστικού sputtering, για την κρυσταλλογραφική προσαρμογή της δομής L10. Τα υπόλοιπα στρώματα παρουσιάζουν ομοιογένεια στη σύσταση και στο πάχος. Η εναπόθεση FeNi πραγματοποιήθηκε στους 200οC μέσω co-sputtering σιδήρου και νικελίου, σε στοιχειομετρία 50 προς 50. Επίσης πραγματοποιούμε αντιστοίχηση των μαγνητικών ιδιοτήτων του multilayer μέσω μαγνητομετρίας high-throughput polar Kerr effect και επισημαίνουμε μία αύξηση στο συνεκτικό πεδίο (coercivity) από 0.3kOe σε 1kOe καθώς το ποσοστό του Au στο combinatorial στρώμα αυξάνεται. Μία ενδελεχής μελέτη της οργάνωσης αλλά και των μαγνητικών ιδιοτήτων της L10 δομής θα ακολουθήσει.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Θετικές Επιστήμες
Λέξεις-κλειδιά:
μαγνήτιση, συνεκτικό πεδίο, σιδηρομαγνητισμός, μικροσκοπία ατομικής δύναμης, ανάπτυξη νησίδων
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
1
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
6
Αριθμός σελίδων:
42
Διπλωματική_Εργασία_Κουτσουφλάκης.pdf (2 MB) Άνοιγμα σε νέο παράθυρο