Yıl 2019, Cilt 12 , Sayı 3, Sayfalar 1634 - 1639 2019-12-31

Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi
Growth of Y3Fe5O12 Thin Films on Gd3Ga5O12 Substrates by Pulsed Laser Deposition (PLD)

Mustafa Tolga YURTCAN [1] , Ümmügülsüm SOYKAN [2] , Selçuk ATALAY [3]


Bu çalışmada, Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) tekniği ile (111) yönelimine sahip Gd3Ga5O12 (GGG) alttaş üzerine, basınç ve sıcaklık değerleri değiştirilerek (111) yönelimine sahip Y3Fe5O12 (YIG) ince film büyütmek için en uygun büyütme şartı belirlenmeye çalışılmıştır. Büyütme işlemi sırasında oluşan plazma bulutunun fiziksel yapısı göz önüne alınarak, 50 mTorr’luk adımlarla 100 mTorr’dan 250 mTorr’a kadar büyütme basıncı değiştirilmiş ve bu basınç aralığında sıcaklığın etkisini görmek amacıyla 560, 640, 720 ve 800 °C’de büyütmeler yapılmıştır. Büyütmeler sırasında basınç ve sıcaklık değişkenleri haricinde; atış sayısı, tekrarlama frekansı, ısıtma ve soğutma hızı, hedef-alttaş mesafesi, lazer uyarma enerjisi ve tavlama şartları sabit tutulmuştur. Hazırlanan filmlerin incelenmesi için X-Işını Kırınımı (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. YIG ve GGG’nin aynı kristal yapıda olması ve aynı XRD verisine sahip olması nedeniyle, büyütmenin başarılı olup olmadığının anlaşılması için Enerji Dağılımlı X-Işını Spektrometresi (EDX) kullanılmıştır. Yapılan analizler incelendiğinde YIG/GGG filmlerin başarıyla büyütüldüğü görülmüş ve en uygun büyütme koşulunun 100 mTorr ve 800 °C’de elde edildiği görülmüştür.

In this study, deposition pressure and temperature values changed in order to determine optimal growth conditions for (111) oriented Y3Fe5O12 (YIG) thin films on (111) oriented Gd3Ga5O12 (GGG) substrate by pulsed laser deposition (PLD) technique. Deposition pressure changed from 100 mTorr to 250 mTorr with 50 mTorr steps considering physical structure of plasma plume during growths and 560, 640, 720 and 800 °C selected as deposition temperatures in order to see temperature effect in this pressure range. Except for pressure and temperature, other variables like number of pulses, repetition frequency, heating and cooling speed, target-substrate distance, laser excitation energy and annealing conditions fixed during depositions. X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) techniques were used in order to examine prepared thin films. Since YIG and GGG have the same crystal structure and have matching XRD data, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX) was used to determine whether growth was successful. The analysis showed that YIG/GGG thin films were successfully grown and the optimum growth conditions were obtained at 100 mTorr and 800 °C.

  • Andlauer, B., Schneider, J., & Wettling, W. 1976. “Optical and magneto-optical properties of YIG and FeBO3”, Applied physics, 10(3), 189-201. Atalay, S., Kolat, V. S., Bakır, H. G., Izgi, T., Kaya, A. O., Kaya, O. A., & Gencer, H. 2015. “Surface modification of YIG by magnet array”, Applied surface science, 354, 337-341.
  • Chumak, A., Serga, A., Hillebrands, B., & Kostylev, M. 2008. “Scattering of backward spin waves in a one-dimensional magnonic crystal”, Applied Physics Letters, 93(2), 022508.
  • Higuchi, S., Ueda, K., Yahiro, F., Nakata, Y., Uetsuhara, H., Okada, T., & Maeda, M. 2001. “Fabrications of cerium-substituted YIG thin films for magnetic field sensor by pulsed-laser deposition”, Ieee Transactions on Magnetics, 37(4), 2451-2453.
  • Huang, M., & Xu, Z. C. 2005. “Wavelength and temperature characteristics of BiYbIG film/YIG crystal composite structure for magneto-optical applications”, Applied Physics A, 81(1), 193-196.
  • Ibrahim, N. B., Edwards, C., & Palmer, S. B. 2000. “Pulsed laser ablation deposition of yttrium iron garnet and cerium-substituted YIG films”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 220(2-3), 183-194.
  • Kruglyak, V., Demokritov, S., & Grundler, D. 2010. “Magnonics”, Journal of Physics D: Applied Physics, 43(26), 264001.
  • Lee, S. Y., Jia, Q. X., Anderson, W. A., & Shaw, D. T. 1991. “In situ laser deposition of superconducting YBa2Cu3O7−x thin films on GaAs substrates”, Journal of Applied Physics, 70(11), 7170-7170.
  • Onbasli, M., Kehlberger, A., Kim, D., Jakob, G., Kläui, M., Chumak, A., . . . Ross, C. 2014. “Pulsed laser deposition of epitaxial yttrium iron garnet films with low Gilbert damping and bulk-like magnetization”, APL Materials, 2(10), 106102.
  • Razeghi, M., Meunier, P. L., & Maurel, P. 1986. “Growth of GaInAs‐InP multiquantum wells on garnet (GGG=Gd3Ga5O12) substrate by metalorganic chemical vapor deposition”, Journal of Applied Physics, 59(6), 2261-2263.
  • Serga, A. A., Chumak, A. V., & Hillebrands, B. 2010. “YIG magnonics”, Journal of Physics D: Applied Physics, 43(26), 264002.
  • Yurtcan, M. T., Simsek, O., & Ertugrul, M. 2011. “Darbeli Lazer Yığma Sistemi ile YBCO İnce Filmlerin Büyütülmesi”, Erzincan Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4(2), 157-167.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0002-5679-8176
Yazar: Mustafa Tolga YURTCAN (Sorumlu Yazar)
Kurum: ATATÜRK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-1283-477X
Yazar: Ümmügülsüm SOYKAN
Kurum: ATATÜRK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-8840-7766
Yazar: Selçuk ATALAY
Kurum: İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Destekleyen Kurum Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK)
Proje Numarası 112T820 MFAG
Teşekkür Bu çalışma; Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 112T820 MFAG proje numarası ile desteklenerek gerçekleştirilmiştir. Sağladığı destek nedeniyle TÜBİTAK’a teşekkür ederiz.
Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Aralık 2019

Bibtex @araştırma makalesi { erzifbed644517, journal = {Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi}, issn = {1307-9085}, eissn = {2149-4584}, address = {}, publisher = {Erzincan Üniversitesi}, year = {2019}, volume = {12}, pages = {1634 - 1639}, doi = {10.18185/erzifbed.644517}, title = {Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi}, key = {cite}, author = {YURTCAN, Mustafa Tolga and SOYKAN, Ümmügülsüm and ATALAY, Selçuk} }
APA YURTCAN, M , SOYKAN, Ü , ATALAY, S . (2019). Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi , 12 (3) , 1634-1639 . DOI: 10.18185/erzifbed.644517
MLA YURTCAN, M , SOYKAN, Ü , ATALAY, S . "Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi". Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 12 (2019 ): 1634-1639 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/erzifbed/issue/51325/644517>
Chicago YURTCAN, M , SOYKAN, Ü , ATALAY, S . "Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi". Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 12 (2019 ): 1634-1639
RIS TY - JOUR T1 - Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi AU - Mustafa Tolga YURTCAN , Ümmügülsüm SOYKAN , Selçuk ATALAY Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.18185/erzifbed.644517 DO - 10.18185/erzifbed.644517 T2 - Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 1634 EP - 1639 VL - 12 IS - 3 SN - 1307-9085-2149-4584 M3 - doi: 10.18185/erzifbed.644517 UR - https://doi.org/10.18185/erzifbed.644517 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi %A Mustafa Tolga YURTCAN , Ümmügülsüm SOYKAN , Selçuk ATALAY %T Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi %D 2019 %J Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi %P 1307-9085-2149-4584 %V 12 %N 3 %R doi: 10.18185/erzifbed.644517 %U 10.18185/erzifbed.644517
ISNAD YURTCAN, Mustafa Tolga , SOYKAN, Ümmügülsüm , ATALAY, Selçuk . "Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi". Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 12 / 3 (Aralık 2020): 1634-1639 . https://doi.org/10.18185/erzifbed.644517
AMA YURTCAN M , SOYKAN Ü , ATALAY S . Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2019; 12(3): 1634-1639.
Vancouver YURTCAN M , SOYKAN Ü , ATALAY S . Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2019; 12(3): 1639-1634.