Synthesis of garnet based films by sol-gel technique and investigation of their magneto-optic properties

Abstract

Bu çalışmanın amacı, sol-jel tekniği kullanılarak YIG ince filmlerin çeşitli altlıklar üzerine üretilmesi ve yapısal, manyetik olarak ve manyeto-optik olarak karakterize edilmesidir. İnce film yapısına etki eden çözeltilerinin karakterizasyonu değerlendirmek için kaplama öncesi hazırlanan çözeltilerin bulanıklık, pH değerleri ve reolojik özellikleri turbidimetre, pH metre, ve reometre cihazları kullanılarak ölçülmüştür. Uygun ısıl işlem rejimini belirlemek ve film üretiminde, ara sıcaklıklardaki ürünlerin kimyasal yapısı ve reaksiyon tiplerini belirlemek için DTA-TG ve FTIR cihazları kullanılmıştır. Üretilen filmlerin faz analizleri X-ışını difraktometresi (XRD) kullanılarak, yüzey morfolojisi incelemeleri ise Enerji Saçılım spektroskopu ilaveli Taramalı Elektron mikroskobu SEM/EDS cihazı kullanılarak yapılmıştır. Filmlerin kalınlıkları refraktometre ve spektrofotometre cihazları ile ölçülmüştür. Manyetik ve manyeto-optik özellikler sırasıyla titreşimli numune manyetometresi (VSM) ve kendi tasarımımız olan manyeto-optik deney düzeneği ile karakterize edilmiştir. YIG bazlı ince filmler çeşitli altlıklar üzerine manyeto-optik uygulamaları için başarı ile kaplandığı bulunmuştur. The objective of this study is to fabricate YIG thin films produced via sol-gel technique on several substrates and characterize them structurally, magnetically and magneto-optically. In order to evaluate solution characteristics which affect thin film structure; turbidity, pH values, and rheological properties of the prepared solutions were measured by turbidimeter, pH meter and rheometer machines before coating process. In order to use suitable process regime and to define chemical structure and reaction type of intermediate temperature products, Differential Thermal Analysis-Thermogravimetry (DTA-TG) and Fourier Transform Infrarared (FTIR) devices were used in the film production. Phase identification of the films was performed using X-Ray Diffraction (XRD) and surface morphology was investigated using Scanning Electron Microscopy with an Energy Dispersive X-ray spectroscopy (IXRF System EDS) system attachment. Thickness measurements of the films were investigated through refractometer and spectrophotometer devices. Magnetic and magneto-optical properties were characterized using vibrating sample magnetometer (VSM) and self design Magneto-optical experiment setup respectively. It was concluded that high purity YIG based thin films were successfully deposited on several substrates for magneto-optical applications