Maddenin Manyetik Özellikleri Araştırma Ekibi

Prof. Dr. Mustafa ALEVLİ (mustafaalevli@marmara.edu.tr)

Dr. Öğr. Üyesi Cengiz OKAY (cokay@marmara.edu.tr)

 

 

Ortak Araştırma (Koloboratif) Öğretim Üyeleri

Prof.Dr. Bulat Rameev (GTÜ, Fizik Bölümü)

Prof. Dr. Arunava GUPTA (The University of Alabama,MINT Center, ABD

Doç. Dr. Fikret YILDIZ (GTÜ, Fizik Bölümü)

Doç.Dr. Cihat BOYRAZ (Marmara Üniversitesi)

 

Araştırma Konuları

• Ferromagnetic Resonance (FMR),
• Electron Paramagnetic Resoance (EPR)
• Magnetism
• Spintronic
• Magnetic-semiconductors
• Thin Films
• Metallic Alloys

 

Ferromanyetik Rezonans (FMR) Çalışmaları’na bir örnek

Dr.Öğr.Üyesi Cengiz OKAY

Cobalt (Co+) ve Demir (Fe+) İmplant Edilmiş Granüler Polimid (PI) ve  Polietilen Teraflat (PET) Örneklerinde Ferromanyetik Rezonans (FMR) Çalışmaları

 

Manyetik Malzemeler diamanyetizma, paramanyetizma, ferromanyetizma, antiferromanyetizma gibi bazı manyetik fazlar altında incelenirler. Ferromanyetik malzemeler teknolojik uygulamalar açısından insanlığa bir çok olanaklar sağlamaktadırlar. Bu tür malzemelerin bir çok uygulama alanları vardır. Bunlara örnek olarak, bilgisayarlarda hafıza elemanı, mantık elemanı, radyo-frekans ve mikrodalga devreleri, telefon ve manyetik banka kartları sayılabilir. Bundan dolayıdır ki günümüzde manyetik maddelerin önemi giderek artmaktadır.

Manyetik özelliklerin araştırılmasında kullanılan yöntemlerden bir tanesi mıknatıslanma ölçümüdür. Mıknatıslanma ölçümünde en fazla kullanılan yöntemlerden birisi Örnek Titreştiricili Mıknatıslanma Ölçer olarak bilinen Vibrating Samle Magnetomtre (VSM) tekniğidir. Diğer bir yöntem Değişken alandaki-gradyant mıknatıslanma ölçer (Alternating-Gradient Magnetometer) tekniği kullanılmaktadır.

Diğer taraftan Elektron Spin Resonans (ESR ) tekniği kullanışlığı, pratik olması, yeterince duyarlı sonuç vermesi ve dc mıknatıslanma yanında ac mıknatıslanma konusunda da bilgi verebilmesi gibi nedenlerden dolayı çoğu kez tercih edilen bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Teknik, inceleme malzemenin fiziksel özelliğine göre Elektron Paramanyetik Resonans (EPR) veya Elektron Spin Resonans (ESR), Ferromanyetik Resonans (FMR) veya Spin Dalga Resonansı (SDR veya SWR) diye adlandırılır. ESR tekniği malzemenin karakteristik parametrelerini belirlemede son derece duyarlı bir teknik olup, çok küçük örneklerden sinyal alıp analiz etme imkanı sağlamaktadır.

Entegre devre yapımında kullanılan polimerlerin unıform olmaları, kolayca ince film olarak üretilemeleri ve geniş üretim alanlarına sahip olmaları polimer teknolojisini önemli kılmaktadır. Bu nedenle uygun malzemelerin geliştirilmsiyle birlikte polimerler entegre optik cihazlar alanında kendine daha geniş bir yer bulmaktadır. Ayrıca polimerler entegre optik aygıtlarında kullanılan oksit kristallerden daha nitelikli ve kullanışlı özelliklere sahiptirler. Polimer malzemelerin yaygın olarak kullanım alanlarından biri olan ince film aygıtları uygulamalarda bir cok avantajı bereberinde getirir. Bu ince film aygıtının en önemli avantajı ise  ince film tüm elemanları yüzeye yayıldığından, ölçüm acısından yüzeyin rahatlıkla prob edilmesidir. İkinci olarak mikrodalga ile kıyaslandığında optik dalga boyu 104faktör daha küçüktür. İnce film optik aygıtları cok kücük yapılabilir ve tek bir taşıyıcı üzerine yerleştirilerek bir diğerinin yanında yer alabilir. Ince filmlerden oluşan optik sistemler  doğal olarak daha az yer kaplar çevresel etkilerden daha az etkilenirler ve daha ekonomiktirler.   Ücüncü avantajı  film optik dalga boyuyla kıyaslanabilir bir kalınlığa sahiptir. Bu nedenle ışık enerjisinin çoğu film içinde hapsolur  ve film içindeki ışık şiddeti bir lazer gücü seviyesinden daha fazla büyük olabilir. Bu güç yoğunluğu nonlineer etkileşmeler için önemlidir. Son olarak bir ince film dalga kılavuzu icindeki ışık dalgasının faz hızı filmin kalınlığına ve yayılma moduna bağlıdır. Bu ise deneylerin ve aygıtların tasarımında yeni olanaklar sağlar.

Bu çalışmada granüler polimid (PI) ve Polietilen Teraflat (PET)  malzeme içerisine yüksek dozda implant edilen cobalt ve demir  iyonlarının  nanogranüler filmlerde iyon implantasyonun etki parametreleri ve termal  tavlamadan sonra filmlerin manyetik  ve yapısal özellikleri incelendi. Tavlanmış ve tavlanmamış granüler polimid (PI) ve Polietilen Teraflat (PET)  örneklerinin mikro yarpısı Tesla-BS500 mikroskopu ile TEM  analizleri incelendi. Co+ ve Fe+ iyonları implant edilmiş polimer örneklerinin manyetik resonans çalışmaları EMX serisi Bruker  SR spektrometresi ile  X- band    (9.5 GHz) da yapıldı.

 

 

Grubumuzun SCI, SSCI ve AHCI de yer alan Uluslararası Hakemli  Dergilerde Yayınlanmış  Makaleleri

 1. “Optical and Magnetic properties of Ni implanted and post-annealed ZnO thin films”, C. Okay, B.Z. Rameev, S. Güler, R.I. Khaibullin, R.R. Khakimova, Yu.N. Osin, N. Akdoğan, A.I. Gumarov, A. Nefedov, H. Zabel, and B. Aktaş, . Applied Physics A,  Vol. 104, (2011),  667-675.

 2. “Ferromagnetic Resonance Study of Iron İmplanted PET Foils”, C.Okay, B.Z.Rameev, R.I.Khaibullin, M.Okutan, F.Yıldız, V.N.Popok, B.Aktaş, Physica Status Solidi (a)" Vol. 203.7.(2006),  1525–1532

 3. “Ferromagnetic Resonance Invesitagions of Cobalt Implanted  Polymides”,B.Z.Rameev, C.Okay, F.Yıldız, R.I.Khaibullin, V.N.Popok, B.Aktaş, Journal of Magnetism and Magnetic Materials  278 (2004) 164-171.

 4. “Ion Synthesis and FMR Studies of Iron and Cobalt Nanoparticles in Polymides”, B.Z.Rameev, F.Yıldız, B.Aktaş, C.Okay, R.I.Khaibullin, E.P.Zheglov, J.C.Pivin,L. R.Tagirov, . Microelectronic Engineering  69 (2003) 330-335.

 5. “Ion Synthesis of Iron Granüler films in Polymide”, R.I.Khaibullin, V.N.Popok, V.V.Bazarov, E.P.Zheglov, B.Z.Rameev, C.Okay, L.R.Tagirov and B.Aktaş, , Nuclear Instruments and Methods in Phyics Research B 191 (2002)  810-814.

Grubumuzun  SCI, SSCI ve AHCI de yeralmayan Uluslararası Hakemli Dergilerde Yayınlanmış Makaleler

 1. R.I.Khaibullin, B.Z.Rameev, A.L.Stepanov, C.Okay, V.A.Zhikharev, I.B.Khaibullin, L.R.Tagirov, B.Aktaş, “Ion Beam Synthesis of  Magnetic Nanoparticles in Polymers” Nanostuctured Magnetic Materials and their Applications, 33-54, (2004) Kluwer Academic Publisher, Neitherland.

 2. C.Okay, B.Rameev, F.Yıldız, R.I.Khaibullin and B.Aktaş. “Ferromagnetic Resonance and Electron Microscopy Studies of Cobalt Granuler Films in Polymides Synthesized by Ion Implantation Technique.” Balkan Physics Letter, 10 (4) (2002) 191-199.

Grubumuzun  Uluslararası Sempozyum ve Konferanslarda Sunulan ve Abstract Kitapçığında Basılan Bildiriler

1. C. Okay, B. Rameev, V. F. Valeev, R.I. Khaibullin," Ferromagnetic Resonance Investigations of Fe-implanted Rutiles", 11th Nanoscience and Nanotechnology Conference (NanoTR-11), 22 -25 June, 2015, pp.3P/12,Ankara, Turkey.

2. C. Okay, B.Z. Rameev, R.I. KHAIBULLIN, R.R. KHAKIMOVA,  S. Güler, B. Aktaş, N. AKDOĞAN, A. NEFEDOV,“Room-temperature Ferromagnetisms in Ni-implanted ZnO Thin Films” International Conference on Superconductivity and Magnetism ICSM 2010 April 25-30 2010, pp.505, Antalya Turkey.

3. C. Okay, B.Z. Rameev, R.I. Khaibullin, R.R. Abdullina, S. Güler, B. Aktaş “Magnetic Resonance and VSM Studies of Ni-Implanted ZnO Thin Films“ EUROMAR 2008, Magnetic Resonance for the Future, July 6–11, 2008, pp.220, St. Petersburg, Russia

4. B.Z.Rameev, R.I.Khaibullin, S.Güler, H.Bayrakdar, B.Aktaş, C.Okay,“Magnetic Resonance and VSM Studies of Co and Fe Implanted TiO2 Rutile Single Crystals” International Conference on Nanoscale Magnetism (ICNM), June 25-29, 2007, pp.212 İstanbul, Turkey.

5. C.Okay, B.Rameev, R.I.Khaibullin, I.B.Khaibullin, F.Yıldız, M.Okutan, V.N.Popok, B.Aktaş, “FMR Investigations of Iron-Implanted Polyethelene Terepthalate Foils”, International Conference on Nanoscale Magnetism (ICNM), July 3-7, 2005, pp.60, Gebze, Turkey.

6. R.I.Khaibullin, C.Okay,  B.Rameev, M.Okutan, F.Yıldız, V.N.Popok, V.A.Zhikharev, B.Aktaş,  I.B..Khaibullin, “Magnetic Percolation Transition in Polyethelene Terepthalate İmplanted by İron İons with Hıgh Fluences”, Nanoscale Properties of Condensed Matter Probed by Resonance Phonomena,  NanoRes-2004, 15-19 August, pp.80, Kazan, Russia.

7. R.I.Khaibullin, B.Rameev, C.Okay,  E.P.Zheglov, V.A.Zhikharev, L.R.Tagirov, “Ion Synthesis of Magnetic Nanoparticles in Polymers”,Advanced Research Workshop, Nanostructured Magnetic Materials and Their Applications, ARW NMMA-2003 July 1-4, 2003, pp.12, İstanbul- Turkey.

8. R.I.Khaibullin, V.N.Popok, B.Z.Rameev, V.V.Bazarov, C.Okay, L.R.Tagirov, “Structural, Magnetic and Electrical Studies of Fe-Implanted Polymides”, International Workshop on Polymer/Metal Nanocomposites, Faculty of Engineering Christian-Albrechts University Kiel, September 22-23, 2003 pp.23 Germany.

9. B.Rameev, C.Okay, F.Yıldız, R.I.Khaibullin and B.Aktaş, “Ferromagnetic Resonance Investigations of Cobalt Implanted Polymides” Moscow International Symposium on Magnetizm. (MISM 2002) June 20-24 2002, pp.265, Dedicated to the 250 Anniversary of Moscow State University, Russia.

10. B.Rameev, F.Yıldız, B.Aktaş, C.Okay, R.I.Khaibullin, E.P.Zheglov, J.C.Pivin and L.R.Tagirov. “Ion Synthesis and FMR Studies of Cobalt and Iron Nanoparticles Implanted in Polymides” Nano and Giga Challenges in Microelectronics Research and Oppurtunities in Russia, Symposium and Summer School, September 10-13 (2002) pp.212, Moscow, Russia.

11. B.Rameev, C.Okay, F.Yıldız, R.I.Khaibullin, S.I.Tarapov, L.R.Tagirov and B.Aktaş, “Electron Microscopy and Magnetic Resonance Investigations of Iron Implanted Polymides” Workshop on Nanostructured Magnetic Materials and Their Applications (NMMA-2001) , September 3-7 2001, pp.11, İstanbul/Turkey.

12. R.I.Khaibullin, V.N.Popok, V.V.Bazarov, E.P.Zheglov, B.Rameev, C.Okay and B.Aktaş, “Ion Synthesis of Iron and Cobalt Granüler Films in Polymide”, Radiation Effect in Insulator REI-11, Congress Center “Caixa Geral de Depositos” September 3-7 2001, pp.203-204, Lisbon, Portugal.

 

Grubumuzda  Devam  Eden Projeler

1. "Kobalt-Altın Katkılı Manyetik İnce Filmlerin Sıçratma Metoduyla Hazırlanması, Yapısal ve Manyetik Özelliklerinin İncelenmesi" başlıklı FEN-A-110316-0097 No'lu A-Tipi Bilimsel Araştırma ve Geliştirme Projesi (BAPKO), Marmara Üniversitesi, İstanbul-Türkiye, 11 Mart 2016-11 Mart 2018. 

Grubumuzda Tamamlanan Projeler

1. “İleri Modern Fizik Laboratuvarı” başlıklı FEN-E-120613-0265 No'lu E-Tipi Bilimsel Araştırma ve Geliştirme Altyapı Projesi (BAPKO), Marmara Üniversitesi, İstanbul-Türkiye, Haziran 2013-Haziran 2015.

2. "Kobalt ve demir iyonları katkılı polimid (PI) malzemelerin yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi" başlıklı FEN-YYP–290906–0215 No'lu Araştırma Projesi (BAPKO), Marmara Üniversitesi, İstanbul-Türkiye, 2006.

3. "Demir İmplante Edilmiş Polietilen Teraftalat (PET) örneklerinin Ferromanyetik Rezonans (FMR) İncelemeleri" başlıklı FEN.YY.072/081004 No'lu Araştırma Projesi (BAPKO), Marmara Üniversitesi, İstanbul-Türkiye, 2004.

Grubumuzda Yüksek Lisans ve Doktora'yı Bitirmiş Öğrenciler

 

1. Mehmet Itri Imanlı, MSc, “Homojen Uzaylarda Lineer Olmayan Shrodinger Denklemleri” Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006
2. Özlem Akman, MSc, “Manyetik Yariletken Filmlerin Hazırlanması ve Karakterizasyonu” Marmara Üniversitesi; Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008
3. Hayriye Karaca, MSc, “Katkılı-Katkısız Kalay-Oksid (SnO2) Nanoparçacık Devre Elemanlarının Gaz Algılama Özelliklerinin Incelenmesi”, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008
4. Hanife Zorlu, MSc. Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009
5. Tugba Duran, MSc., Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik, 2011

Mevcut Laboratuvar Altyapısı

• Spincoater  Model P6700 kaplama ünitesi
• Isıl Buharlaştırma: EDWARDS AUTO 550
• Lenton marka 1500 oC silindirik yatay fırın (10 kW)
• İki zonlu 1250 oC silindirik fırın Quartz örnek yuvalı ve gaz ve basınç kontrollü (5 kW)
• Tek zonlu 1250 oC silindirik fırın Quartz örnek yuvalı ve gaz ve basınç kontrollü (2 Adet) (5 kW)
• RF indiksiyon fırını (5 kW)
• LakeShore 330 Sıcaklık kontrolörü
• Deiyonize su sistemi
• Keithley Model 3330 LCZ metre
• Keithley Model 776 programlanabilir counter timer
• Keithley Model 740 System scanning Thermometer
• Keithley Model 2000 Multimetre
• Keithley Model 6517A Electrometer/ High Resistance meter
• Keithley Model 2400 Sourcemeter
• Keithley Model 617 Programmable Electrometer
• Stanford Research Lock-in Amplifier Model SR 830
• Kapalı Devre Sıvı Helyum Kryostatı (LEYBOLD RDK 10-300K)
• Sıcaklık Kontrol ( Leybold LTC 60 Model)
• Sonorex Super 10 P Model Ultrasonik Temizleyici
• LEICA DM LM Metal Mikroskobu
• 4 Adet Heastings 200/202 Series Mass Flowmeter ve Kontrol Ünitesi
• Laboratuar Tipi Osiloskoplar ve Güç Kaynakları
• Mekanik Pompalar
• Çeşitli gaz silindirleri
• HP Recorder ve HP-Plotter HP 7475
• Bilgisayarlar ve IEEE-488 bilgisayar arabirim bağlantı kartları
• Hidrolik Press (10 Ton)