YMF18 özet kitapçığı - Department of Physics

18. Yoğun Madde Fiziği – Ankara Toplantısı, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, 25 Kasım 2011W safsızllığı içeren ZnO yapılarda polarize spin akıĢıMusa Mutlu Can 1,2* ve Tezer Fırat 11 Fizik Mühendisliği Bölümü, Hacettepe Üniversitesi, Beytepe, 06800 Ankara2Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Sabancı Üniversitesi, Tuzla, 34956 İstanbulS10Yarı iletken örgü içindeki kusurlar, teknolojik uygulamalardaki faklılıkların oluĢumuna nedenolmaktadır [1]. Yarı iletken örgü içerisinde kontrollü kusur oluĢumunu sağlayarak; elektriksel,optik ve hatta manyetik davranıĢı kontrol etmek mümkündür [2]. Yapılan çalıĢmalarda geniĢband aralığına sahip oksit yarı iletkenlerin sahip olduğu noktasal örgü kusurlar nedeni ilemagnetik davranıĢların meydana geldiğini göstermektedir [3,4]. Günümüzde ise manyetikolmayan f veya d enerji seviyesine sahip elementlerin de yarı iletken örgüye safsızlık olarakyerleĢimlerinin, magnetik davranıĢa neden olacağı belirlenmiĢtir. Yapılan çalıĢmada, polarizespin akıĢı ve ferromagnetik davranıĢı belirlemeye en uygun yarıiletken örneklerden biri olanW katkılı ZnO yarıiletkenler incelendi. Ġnce film üretimi, rf-magnetron kopartma sistemindeyapıldı. Ġnce film üretiminde, %1 ile %2 arasında değiĢen W safsızlığı sahip ev yapımı ZnOhedefler kullanıldı. ÇalıĢmada, ZnO yapıdaki W safsızlığının miktarı belirlenerek; busafsızlıklar nedeni ile oluĢan magnetik ve elektriksel değiĢimler irdelendi. W safsızlıklarınınyanı sıra örgü kusurlarının etkilerini belirlemek üzere de büyütme sonrası farklı ısıl iĢlemleruygulanan ince filmler de büyütüldü. Büyütülen ince filmlerin yapısal analizleri, x-ıĢını tozkırınım metresi (XRD), enerji dağıtıcı x-ıĢını spektrometresi (EDS) ve x-ıĢını foto elektronspektrometresi (XPS) ile yapıldı. Yapısal analizler , , , , O i ve O Zn gibi örgükusurlarının yanı sıra; W atomlarının da W +6 , W +5 ve W +4 iyonları halinde örgüye dâhilolduğu anlaĢıldı. Büyütülen filmlerde magnetik oluĢum magneto elektriksel ölçümler ileanlaĢıldı. Yapılan boyuna elektriksel ölçümlerde, örgü kusurlarına bağlı 50 K ve altındakisıcaklıklarda, negatif magneto direnç (NMD) ve pozitif magneto direnç (PMD) değiĢimlerininher ikisinin de etkileri görüldü. Sıcaklık 5 K değerinde ulaĢtığında ise büyütme sonrası ısıliĢlemlere bağlı olarak %28.8 ile %12.7 değerine kadar çıkan PMD değiĢimi belirlendi.Hesaplamalar PMD değiĢimlerinin örgüdeki polarize spin akıĢı ile iliĢkili olduğunu gösterdi.Polarize spin akıĢının belirlendiği bir diğer analiz ise “enine Hall” ölçümleri ile bulundu.noktasal kusurlarının baskın olduğu örneklerde normal olmayan Hall etkilerinin oluĢtuğuanlaĢıldı.Referanslar:[1] A. Janotti and C. G.V. De Walle, Phys. Rev. B 76, 165202 (2002).[2] Q.Wang, Q. Sun, G. Chen, Y. Kawazoe, and P. Jena,Phys. Rev. B 77, 205411 (2008).[3] N. H. Hong, J. Sakai, N. Poirot, and V. Brize, Phys. Rev. B 73, 132404 (2006).[4] K. R. Kittilstved, W. K. Liu, and D. R. Gamelin, Nature Mater. 5, 291 (2006).[5] B. Ali, L. R. Shah, C. Ni, J. Q. Xiao, and S. I. Shah, J. Phys.: Condens. Mater. 21, 125504 (2009).[6] H. Pan, J. B. Yi, L. Shen, R. Q. Wu, J. H. Yang, J. Y. Lin, Y. P. Feng, J. Ding, L. H. Van, and J. H. Yin,Phys. Rev. Lett. 99, 12701 (2007).[7] Q. Xu, H. Schmidt, S. Zhou, K. Potzger, M. Helm, H. Hochmuth, M. Lorenz, A. Setzer, P. Esquinazi, C.Meinecke, and M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 92, 082508 (2008).24