Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός νανοδομημένων μαγνητικών υλικών

• Κύριος συγγραφέας: Ανυφαντής, Δημήτριος
• Άλλοι συγγραφείς: Anyfantis, Dimitrios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Πολυστρωματικά υμένια; Οξείδια μετάλλων; Μαγνητικά υλικά; Μαγνητική ανισοτροπία; Πόλωση ανταλλαγής; Σπιντρονική; Μαγνητική αποθήκευση; Magnetic multilayer; Metallic oxides; Magnetic anisotropy; Exchange bias; Spintronics; Magnetic recording

Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή πραγματεύεται την ανάπτυξη και τον χαρακτηρισμό προηγμένων νανοδομημένων μαγνητικών υλικών κατάλληλα για εφαρμογές σε νανοδιατάξεις. Ο μαγνητικός χαρακτηρισμός υλικών υπό μορφή λεπτών και πολυστρωματικών υμενίων, ανοίγει τις πόρτες σε νέες ιδιότητες με εξαιρετικά μεγάλο τεχνολογικό ενδιαφέρον. Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη νανοδομημένων μαγνητικών υλικών πολυστρωματικών υμενίων τύπου μεταβατικών μετάλλων-οξειδίου μετάλλου με φυσική οξείδωση χρησιμοποιώντας την τεχνική της ιοντοβολής (sputtering) και μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων τόσο σε θερμοκρασία δωματίου όσο και σε χαμηλές και σχετικά υψηλές θερμοκρασίες. Συνοπτικά, μελετήθηκαν οι δομικές και μαγνητικές ιδιότητες μαγνητικών πολυστρωματικών υμενίων i) με βάση το νικέλιο (Ni/NiO), ii) με βάση το κοβάλτιο (Co/CoO) και iii) η επίδραση των ευγενών μετάλλων πλατίνας σε Co/CoO και πλατίνας και παλλαδίου σε πολυστρωματικά συστήματα Ni/NiO. Πειράματα με ηλεκτρονική μικροσκοπία ΤΕΜ και περίθλασης-ανακλαστικότητας ακτίνων Χ, XRD-XRR έδειξαν πως τα δείγματα έχουν εξαιρετική ποιότητα διαστρωμάτωσης και επαναληψιμότητα παραγωγής. Τα κυριότερα αποτελέσματα μαγνητικών μετρήσεων με το μαγνητόμετρα ΜΟΚΕ συνοψίζονται στην ενίσχυση της κάθετης μαγνητικής ανισοτροπίας μετά από μέτρια ανόπτηση στο σύστημα πολυστρωματικών υμενίων με βάση το Ni. Πειράματα σε χαμηλές θερμοκρασίες και με ψύξη υπό πεδίο με το μαγνητόμετρο SQUID κατέδειξαν σημαντικά φαινόμενα, όπως τη μετάβαση επαναπροσανατολισμού των σπιν SRT, τη μεγάλη τιμή πόλωσης ανταλλαγής EB και την ισχυρή ενίσχυση του συνεκτικού πεδίου HC σε ορισμένα συστήματα. Όσον αφορά στα πολυστρωματικά υμένια Co/CoO, παρουσίασαν συχνά ανάστροφους βρόχους υστέρησης, στους οποίους πραγματοποιήθηκε επιτυχημένη θεωρητική προσπάθεια αναπαραγωγής τους, ενώ τα συστήματα Co/CoO/Pt παρουσίασαν ισχυρή PMA ακόμα και σε θερμοκρασία δωματίου, με μεγάλες τιμές πόλωσης ανταλλαγής σε θερμοκρασίες 4 – 10 Κ. Συχνά στις μέρες μας, όταν τέτοια συστήματα εμφανίζουν κάθετη μαγνητική ανισοτροπία βρίσκουν πληθώρα εφαρμογών όπως είναι η εγγραφή πληροφορίας σε μαγνητικούς και μαγνητο-οπτικούς δίσκους, ως υποψήφια υλικά σε κεφαλές ανάγνωσης και αισθητήρες, στη σπιντρονική.