Yeni Spintronik Malzemeler

25 Nisan 2008, Cuma Saat: 16:00
İTÜ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ
FİZİK BÖLÜMÜ SEMİNERİ
Yeni Spintronik Malzemeler:
Oksit Tabanlı Manyetik Yarıiletkenler
Numan Akdoğan
Institute for Experimental Physics-Condensed Matter Physics
Ruhr-University, Germany
e-mail: [email protected]
Yüksek sıcaklıklarda çalışabilen spintronik aygıtları üretebilmek için son yıllarda seyreltilmiş manyetik yarıiletkenler
çok önem kazanmıştır. Manyetik olmayan atomlarının bir kısmı manyetik atomlarla yer değiştiren yarıiletkenlere
seyreltilmiş manyetik yarıiletkenler denilmektedir. Bu amaçla birçok yarıiletkene manyetik atomlar katkılanmış ve
onların manyetik özellikleri incelenmiştir. Geçmişte en çok incelenen malzemeler, Mn katkılanmış GaAs ve InAs’tir.
Ancak bu malzemelerin bu zamana kadar yayınlanan en yüksek Curie sıcaklıkları (TC) sırasıyla 170 K ve 35 K’dir. Bu
nedenle oda sıcaklığının üstünde ferromanyetik olan bir yarıiletken geliştirmek için son zamanlarda oldukça yoğun bir
ilgi vardır. Dietl et al. 2000 yılında yayınladıkları makalede %5 oranında Mn katkılanmış ZnO’in oda sıcaklığının
üstünde ferromanyetik olabileceğini gösterdiler [1]. Aynı yıl Sato et al. 3d geçiş metalleri katkılanarak ZnO’in
ferromanyetik hale getirilebileceğini açıkladılar [2]. Bu iki teorik çalışmadan sonra, 3d geçiş metalleri katkılanmış ZnO
ile ilgili birçok deneysel çalışma yapıldı. Bu çalışmalardan bazılarında oda sıcaklığının üstünde ferromanyetizma
gözlense de, bu malzemedeki ferromanyetizmanın kaynağı hala tam olarak açıklanamamıştır. Burada cevaplanması
gereken en önemli soru şudur: Bu malzemede oda sıcaklığında gözlenen ferromanyetizma, katkılanan yarıiletken
kristaline düzenli olarak yerleşmiş manyetik geçiş atomlarından mı, yoksa yarıiletken içerisinde oluşan metalik
kümelerden (cluster) mi kaynaklanıyor? Bu sorunun cevabını bulabilmek için bu malzemelerin yapısal ve manyetik
özelliklerinin çok güçlü teknikler kullanılarak incelenmesi gerekmektedir.
Bu konuşmada kobalt katkılanmış ZnO ince filmlerin yapısal ve manyetik özellikleri hakkında bilgi verilecektir.
İyon ekimi (ion implantation) yöntemiyle hazırlanan malzemelerin yapısal özelliklerini belirlemek için, Rutherford geri
saçılma spektroskopisi (RBS), X-ışını kırınımı (XRD), yüksek çözünürlüklü geçiş elektron mikroskobu (TEM) ve Xışını soğurma spektroskopisi (XAS) kullanılmıştır. Malzemelerin manyetik özellikleri ise manyeto-optik Kerr etkisi
(MOKE), SQUID manyetometresi ve X-ışını rezonans manyetik saçılma (XRMS) teknikleriyle incelenmiştir. Ayrıca
XRD, XAS ve XRMS ölçümlerinin yapıldığı synchrotron elektron hızlandırıcılarından da kısaca bahsedilecektir.
[1] Dietl et al., Science 287, 1019 (2000).
[2] Sato et al., Jpn. J. Appl. Phys. 39, L555 (2000).
Yer: Fizik Bölümü Toplantı Salonu (İTÜ, Fen Edeb. Fak. Binası, Maslak Kampüsü)
SAAT 16:00’DA ÇAY SERVİSİMİZ VARDIR