Y3Fe5O12 İnce Filmlerin Gd3Ga5O12 Alttaş Üzerine Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) Yöntemiyle Büyütülmesi

Abstract

Öz:Bu çalışmada, Darbeli Lazer Biriktirme (PLD) tekniği ile (111) yönelimine sahip Gd3Ga5O12 (GGG) alttaşüzerine, basınç ve sıcaklık değerleri değiştirilerek (111) yönelimine sahip Y3Fe5O12 (YIG) ince film büyütmekiçin en uygun büyütme şartı belirlenmeye çalışılmıştır. Büyütme işlemi sırasında oluşan plazma bulutununfiziksel yapısı göz önüne alınarak, 50 mTorr’luk adımlarla 100 mTorr’dan 250 mTorr’a kadar büyütme basıncıdeğiştirilmiş ve bu basınç aralığında sıcaklığın etkisini görmek amacıyla 560, 640, 720 ve 800 °C’de büyütmeleryapılmıştır. 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 enuygun büyütme koşulunun 100 mTorr ve 800 °C’de elde edildiği görülmüştür.

Öz: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, targetsubstrate 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.