اثر Co در مغناطو مقاومت نانوساختارهای Ni-Cu/Cu

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور استان اصفهان

چکیده

چکیده: در این پژوهش چندلایه‌ای‌های Ni-Cu/Cu از الکترولیت تک حمام سولفات/سولفامیت با استفاده از روش الکتروانباشت از دو محلول خالص بدون Co و ناخالص با 2/0 درصد Co در مد گالوانواستات-پتانسیواستات در پتانسیل انباشت بهینه شده‌ Cu تهیه شد. اندازه‌گیری‌های مغناطو مقاومت در دمای اتاق برای چندلایه‌ای‌های Ni-Cu/Cu به عنوان تابعی از ضخامت لایه‌ غیرمغناطیس Cu برای هر دو الکترولیت خالص و ناخالص انجام شد. منحنی‌های مغناطو مقاومت حاکی از مغناطو مقاومت ناهمسانگرد برای چندلایه‌ای‌ها در الکترولیت خالص و مغناطو مقاومت بزرگ برای چندلایه‌ای‌ها در الکترولیت ناخالص بود، طوری که بیشینه‌‌ی مقدار مغناطو مقاومت برای چندلایه‌ای Ni-Cu/Cu با ضخامت nm2/4/nm3 به دست آمد. بررسی ساختاری چندلایه‌ای‌ها توسط الگوی پراش اشعه‌ی ایکس انجام شد. الگوی پراش اشعه‌ی ایکس حضور قله‌های ماهواره‌ای که دلالت بر وجود ساختار ابرشبکه‌ای بود را تأیید کرد. ضخامت اسمی چندلایه‌ای ها nominalΛ با ضخامت حاصل از الگوی پراش اشعه ایکس XRDΛ مقایسه شد که همخوانی قابل توجهی داشت. مورفولوژی نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد که دلالت بر یکنواختی انباشت در حین فرایند لایه‌نشانی داشت. در نهایت مغناطش نمونه‌ها نیز با استفاده از مغناطوسنج نمونه مرتعش بررسی شد. نتایج نشان داد با کاهش ضخامت لایه‌ی غیرمغناطیس Cu وادارندگی کاهش و مغناطش اشباع افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Influence of Co on the Magnetoresistance of Ni-Cu/Cu Multilayers

نویسندگان [English]

  • M . Jafari Fesharaki
  • M. R. Jalali
Department of Physics, Payame Noor University, Esfahan
چکیده [English]

Abstract: In this study, Ni-Cu/Cu multilayers from a single sulfate/sulfamate bath using electrodeposition method from two solutions; ultrapure solution without impurity of Co and impure solution with 0.2 Co in galvanostat/potentiostat G/P mode was prepared at optimized Cu deposition potential. Magnetoresistance MR measurements were performed at room temperature for the Ni-Cu/Cu multilayers as a function of Cu layer thickness for both ultrapure and impure electrolytes. The magnetoresistance curves represent an anisotropic magnetoresistance AMR for multilayered samples prepared by ultrapure electrolyte and giant magnetoresistance GMR by impure electrolyte, so that the maximum GMR value was obtained for Ni-Cu/Cu multilayer with 3.0nm/4.2nm thickness. The X-ray diffraction pattern XRD was used for structural analysis of multilayer films. The XRD pattern confirmed the presence of satellite peaks, indicating the existence of a superlattice structure. The nominal thickness of the multilayers Λnominal was compared with the thickness of the X-ray diffraction pattern ΛXRD, which was significantly consistent.. The morphology of the samples was performed using scanning electron microscopy SEM which implies uniformity of deposition during the layering process. The results showed that with decreasing thickness of non magnetic layer Cu the coercivity decreased and saturation magnetization increased.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ni-Cu/Cu multilayer
  • Anisotropic magnetoresistance
  • Giant magnetoresistance
  • satellite peaks
[1] E. Tsymbal, D.G.Pttifor, “Perspectives of giant
magnetoresistance”, Solid state Physics, 56, 113-
237, 2001.
[2] Y. Ouyang, Z. Wang, G. Zhao, J. Hu, S. Ji, J. He,
S.X.Wang, “Current sensors based on GMR effect
for smart grid applications”, Sensors and Actuators
A: Physical, 294, 8-16, 2019.
[3] E. Hiroto, H. Sakalima, K. Inomoto, “Giant
magneto-resistance devices”, Springer. 2002.
[4] S. M. Tompson, “The discovery, development
and future of GMR: the nobel prize 2007”, Applied
Physics, 41, 1-20, 2008.
[5] M. Angelakeris, E. Th. Papaioannou, P.
Poulopoulos, O. Valassiades, N.K.Flevaris, “Giant
magnetoresistance response in Ag–Co multilayers
and nanoparticles”, Sensors and Actuators A:
Physical, 106, 91-95, 2003.
[6] J. Kanaka, T. Stobiecki, P. Wisniowski, G.
Gladyszeeski, W. Maassc, B. Szymanski, “XRD
study of the structure of NiFe/Au and NiFe/Cu
superlattices”. Journal of Magnetism and Magnetic
Materials, 239, 329-331, 2002.
[7] K. Neurohr, L. Peter, L. Pogany, D. Rafaja, A.
Csik, K. Vad, G. Molnar, I. Bakonyi, “Influence of
Ag additive to the spacer layer on the structure and
giant magnetoresistance of electrodeposited Co/Cu
multilayers”. Journal of Electrochemical Society,
162, D331-D340, 2015.
[8] I. Bakonyi, L. Peter, “Electrodeposited
multilayer films with giant magnetoresistance
(GMR):progress and problems”, Progress in
Material Science, 55, 107-245, 2010.
[9] S.M.S.I.Dulal, E.A.Charles, “Electrodeposition
and composition modulation of Co–Ni(Cu)/Cu
multilayers”, Journal of Alloys and Compounds,
455, 274-279, 2008.
[10] M. Jafari Fesharaki, S. Manouchehri, Z.
Sadeghi, M. H. Yousefi, R. Jalajerdi, “Magnetic
properties and structural study of Ni-Co/Cu
multilayers prepared by electrodeposition method”,
Journal of Nanostructures, 5, 281-287, 2015.
[11] A. Tekgul, H. Kockar, H. Kuru, M. Alper,
C.G.Unlu, “Electrochemical, structural and
magnetic analysis of electrodeposited CoCu/Cu
multilayers: influence of Cu layer deposition
potential”, Journal of Electronic Materials, 47,
1896-1903, 2018.
[12] W.H.Safranek, “The properties of
electrodeposited metals and alloys; A Handbook”,
American Elsevier Publishing; New York, 1974.
[13] B. Deiny, U.S.Sperious, S.S.P.Parkin,
B.A.Gurney, “Giant magnetoresistance in soft
ferromagnetic multilayers”, Physical Review B, 43,
1297-1300, 1991.
[14] D.S.Lashmore, Y. Zhang, S. Hua,
“Magnetoresistance measurements of
electrochemically produced Cu/Ni multilayers”,
The Electrochemically Society Proceedings Series,
94-96, 1994.
[15] H. Kuru, H. Kockar, M. Alper, M.
Haciismailoglu, “Relation between ferromagnetic
layer thickness (NiCu) and properties of NiCu/Cu
multilayers” Journal of Materials Science: Materials
in Electronics, 26, 5014-5021, 2015.
[16] M. Jafari Fesharaki, L. Peter, T.Schucknecht,
D. Rafaja,J. Degi, L. Pogany, K. Neurohr, E, Szeles,
96 پاییز ۱۳۹8 |شماره سوم | سال ششم
G. Nabiyouni, I. Bakonyi, “Magnetoresistance and
strucrural study of electrodeposited Ni-Cu
multilayers, Journal of Electrochemical Society,
159, D162-D171, 2012.
[17] H. Kuru, H. Kockar, M. Alper, “Giant
magnetoresistance (GMR) behaviour of
electrodeposited NiFe/Cu Multilayers: Dependence
of non-magnetic and magnetic layer thicknesses”,
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 444,
132-139, 2017.
[18] S. Zsurzsa, L. Peter, L.F.Kiss, I. Bakonyi,
“Magnetic and magnetoresistance studies of
nanometric electrodeposited Co films and Co/Cu
layered structures: influence of magnetic layer
thickness”, Journal of Magnetism and Magnetic
Materials, 421, 194-206, 2017.
[19] K.E.Meyer, G.P.Felcher, S.K.Sinha,
I.K.Schuller, “Models of diffraction from layered
ultrathin coherent structures”, Journal of Applied
Physics, 52, 6608-6610, 1981.
[20] N. Rajasekaran, L. Pogany, A. Revesz, B.G.
Toth, S. Mohan, L. Peter, I. Bakonyi, “Structure and
giant magnetoresistance of electrodeposited Co/Cu
multilayers prepared by two-pulse (G/P) and threePulse (G/P/G) plating”, Journal of Electrochemical
Society, 161, D339-D338, 2014.
[21] N. Rajasekaran, J. Mani, B.G. Toth, G. Molnar,
S. Mohan, L. Peter, I. Bakonyi, “Giant
magnetoresistance and structure of electrodeposited
Co/Cu multilayers: the influence of layer
thicknesses and Cu deposition potential”, Journal of
Electrochemical Society, 162, D204-D212, 2015.
[22] M. Jafari Fesharaki, K. Neurohr, L. Peter, A.
Revesz, L. Pogany, G. Molnar, I. Bakonyi,
“Influence of Pb additive to the space layer on the
structure and giant magnetoresistance of
electrodeposited Co/Cu multilayers”, Journal of
Electrochemical Society, 163, D485-D492, 2016.
[23] K. Neurohr, L. Pogany, B.G. Toth, A. Revesz,
I. Bakonyi, L. Peter, “Electrodeposition of Ni from
various non-aqueous media: the case of alcoholic
solutions”,Journal of Electrochemical Society, 162,
D256-D264, 2015.