Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Χαρακτηρισμός μαγνητικών λεπτών και πολυστρωματικών υμενίων με χρήση ακτίνων-Χ συμβατικού εργαστηρίου και σύγχροτρον
Other Titles: Characterisation of magnetic thin films and multilayer by using laboratory's conventional X-rays and synchrotron radiation
Authors: Σταματελἀτος, Αλκαίος
Keywords: Πολυστρωματικά υμένια
Σκέδαση ακτίνων-Χ
Κυκλικός μαγνητικός διχρωισμός ακτίνων-Χ
Ανάπτυξη λεπτών υμενίων
Keywords (translated): Multilayered thin films
X-ray scattering
X-ray magnetic circular dichroism - XMCD
Thin films growth
Abstract: Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρασκευάστηκαν λεπτά (Au/Ni/NiO) και πολυστρωματικά μαγνητικά (Ni/NiO, Ni/Co/EuS/Co) υμένια τόσο με την τεχνική ιοντοβολής όσο και με την τεχνική εξάχνωσης και εξάτμισης δέσμης ηλεκτρονίων. Τα λεπτά μαγνητικά υμένια παρουσιάζουν σήμερα πολλές εφαρμογές όπως στην εγγραφή πληροφορίας σε μαγνητικούς και μαγνητο-οπτικούς δίσκους, σε κεφαλές ανάγνωσης και αισθητήρες, στη σπιντρονική κτλ. Ο χαρακτηρισμός των δομικών και μαγνητικών ιδιοτήτων των διαστρωματώσεων των υμενίων έγινε τόσο με την μέθοδο X-Ray Reflectivity (XRR) όσο και με την χρήση ακτίνων Χ συμβατικού εργαστηρίου και σύγχροτρον. Επίσης, γίνεται μελέτη της μαγνητικής συμπεριφοράς του χρυσού σε λεπτά υμένια με ακτινοβολία σύγχροτρον. Ακόμα για τον δομικό χαρακτηρισμό των υμενίων πάρθηκαν εικόνες από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) και για τον μαγνητικό χαρακτηρισμό έγιναν επιπλέον μετρήσεις με Superconducting Quantum Interference Device Vibrating Sample Magnometer (SQUID VSM). Επίσης γίνεται θεωρητική προσομοίωση των φασμάτων ακτίνων Χ συμβατικού εργαστηρίου και σύγχροτρον προκειμένου, αφενός για να επαληθεύσουμε την ακρίβεια των πειραματικών τιμών που εξάγονται από τα φάσματα, αφετέρου για να έχουμε μια πιο πλήρη εικόνα των δομικών χαρακτηριστικών των υμενίων μας. Η προσομοίωση έγινε με το λογισμικό GenX από τον Dr. Matts Björck. Σχετικά με τα άμορφα λεπτά υμένια (Au/Ni/NiO) δείξαμε την ασυνήθιστη μαγνητική συμπεριφορά του Au, στην bulk μορφή του, εντός φερρομαγνητικού περιβάλλοντος. Συγκεκριμένα παρατηρήσαμε και μελετήσαμε την παραμαγνητική του συμπεριφορά. Για τα πολυστρωματικά υμένια (Ni/NiO) παρατηρήσαμε ένα καθόλα ασυνήθιστο φαινόμενο, αυτό της ενισχυμένης κάθετης μαγνητικής ανισοτροπίας, έπειτα από ανόπτηση των υμενίων μας στους 250 ºC για μέχρι και 90 λεπτά. Η δομική του συμπεριφορά εξετάζεται διεξοδικά μέσω του λογισμικού προσομοιώσεων. Τέλος, για τα πολυστρωματικά υμένια (Ni/Co/EuS/Co) δείξαμε ότι η παρουσία Co δημιουργεί τρισθενές Eu, αλλά σε μικρότερο βαθμό σε σχέση με απλά πολυστρωματικά υμένια Co/EuS, λόγω της παρουσίας του Ni όπου προσδίδει μια αρκετά έντονη παρουσία του δισθενούς Eu, καθώς επίσης και πως το δισθενές Eu παραμένει το μόνο μαγνητικό μέρος των υμενίων μας. Ακόμα δείξαμε ότι σε συνθήκες δωματίου το Eu προσανατολίζεται αντιπαράλληλα στο Ni και Co. Τέλος εξετάσαμε την μαγνητικά επαγόμενη ροπή του Eu και την συγκρίναμε με παρόμοια πολυστρωματικά υμένια Co/EuS και Ni/EuS αντίστοιχα.
Abstract (translated): In the present thesis, thin (Au/Ni/NiO) and multilayer (Ni/NiO, Ni/Co/EuS/Co), magnetic films, were prepared by sputtering, sublimation and e-beam evaporation techniques. Nowadays, magnetic thin films, are used for various applications, such as recording information for magnetic and magneto-optical discs, in hard disk reader heads, in sensors, in spintronics etc. The structural and magnetic characterization of thin films’ properties was achieved by performing X-Ray Reflectivity (XRR), lab conventional X-rays and synchrotron radiation. Moreover, Au thin film’s magnetic behavior is studied by synchrotron radiation. For thin films’ structural characterization, complementary images from High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) were captured, while for thin films’ magnetic characterization further Superconducting Quantum Interference Device Vibrating Sample Magnometer (SQUID VSM) were performed. Furthermore, calculative simulations of lab conventional X-Rays and synchrotron radiation’s spectra were performed, in order for the experimental derived values to be accurately verified according to those of theoretical ones and for the structural values to be more scientifically documented. The simulation was performed by using the GenX software, engineered by Dr. Matts Björck. Regarding the disordered (Au/Ni/NiO) thin film, we reported the unusual magnetic response of gold, in its bulk form, when it is surrounded by a ferromagnetic environment. Specifically, its paramagnetic response was therefore observed and studied. Concerning the multilayer (Ni/NiO) thin film, we observed a rather unusual effect, that being the enhancement of perpendicular magnetic anisotropy of our film, after annealing up to 90 min at 250 ºC. For its structural characterization, simulation fittings were thoroughly performed. Finally, for multilayer (Ni/Co/EuS/Co) thin film we showed that Co presence produces trivalent Eu, although not in such scale as in Co/EuS multilayer thin films, since the presence of Ni is the reason for the strong presence of divalent Eu, which remains the only magnetic part of our films. In addition, we showed that at RT the Eu is antiparallel oriented to Ni and Co. Last but not least, the induce magnetic moment of Eu was examined and compared with relevant multilayer Co / EuS and Ni /EuS films respectively.
Appears in Collections:Τμήμα Επιστήμης των Υλικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 

This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons