Co-Cu alaşım filmlerinin elektrodepozisyonu ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Co ve Co-Cu filmler her biri kendi iyonlarını içeren çözeltilerden Ti (hekzagonal sıkı paket, hcp) alttabaka üzerine elektrodepozisyon yöntemiyle büyütüldüler. Filmlerin özellikleri depozisyon potansiyeli, kalınlık, çözelti pH’ı ve Cu konsantrasyonuna göre araştırıldı. Filmlerin depozisyon potansiyelleri dönüşümlü voltametri (CV) metoduyla -1.6 V olarak belirlendi. Büyüme sırasında akım zaman geçişleri kaydedilerek büyüme modları incelendi. Buradan yola çıkarak Co ve Co-Cu filmlerin birbirinden farklı büyüme mekanizmasına sahip olduğu saptandı. Filmlerin nominal kütleleri tartılan kütleler ile karşılaştırılarak akım verimliliği yaklaşık %80 olarak hesaplandı. İndüktif Eşleşmiş Plazma Atomik Emisyon Spektroskopisi (ICP-AES) metoduyla yapılan kimyasal analizlerden filmlerin %90 civarında Co, %10 civarında Cu içerdiği bulundu. Bunun yanında çözeltideki Cu miktarına bağlı olarak filmdeki Cu oranı da değişmektedir. Filmlerin yapısal analizleri X-ışını difraksiyonu (XRD) tekniği ile yapıldı. Yüksek ve düşük pH’da üretilmiş Co filmler yüzey merkezli kübik (fcc) yapı göstermektedir. Ancak tercihli yönelimleri pH’a göre değişmektedir. Bunun yanında yüksek pH’da üretilen Co-Cu filmler karışık (fcc+hcp) yapı gösterirken düşük pH’daki filmler fcc yapıdadır. Ayrıca filmlerde depozit edilen Cu miktarı film yapısını etkilemektedir. Saf Co fcc, 0.01 M Cu içeren çözeltiden büyütülmüş film hcp, 0.02 M ve 0.04 M Cu içeren çözeltiden büyütülmüş filmler karışık yapıdadır. Farklı parametreler göz önünde tutularak filmlerin magnetorezistans (MR) özellikleri incelendi. Hazırlanan tüm filmlerin anizotropik magnetorezistans (AMR) davranış gösterdiği tespit edildi. Depozisyon parametrelerinden yalnızca pH’ın Co-Cu filmlerin MR değerlerini etkilediği görüldü.

Single Co and Co-Cu alloy films were grown on polycrystalline Ti (hcp) substrates from electrolytes containing their ions by the electrodeposition technique. The properties of those films were investigated as function of the deposition potentials, thickness, electrolyte pH and Cu concentration. The deposition potential of films was determined as -1.6 V by cyclic voltammetry (CV) method. The current-time transients recorded during deposition to investigate growth modes of films. Co and Co-Cu films have different growth modes from each other. Current efficiency could be calculated by comparing the nominal mass of the films with weighed mass. Current efficiency was calculated as %80. The ICP-AES analysis revealed that the films include %90 Co and %10 Cu. Cu amount in films change with Cu concentration in electrolyte. The structural characterisations of films were studied using X-ray diffraction (XRD). Single Co films show fcc crystal structure at high and low pH. But their preferred orientation change with function of pH. At the same time CoCu films show mixed (fcc+hcp) sturucture at high pH and fcc at low pH. Cu concentration in electrolyte affect the crystal structure of films. Co films have fcc, Co-Cu film that grown from electrolyte including 0.01 M Cu shows hcp, CoCu films those grown from electrolyte including 0.02 M and 0.04 M Cu show mixed crystal structure. Magnetoresistans measurements of films were carried out according to different deposition parameters. It was observed that all films exihibited anisotropic magnetoresistance (AMR). Only electrolyte pH affects MR results. However, as the Cu content of films increases alternating of MR curves decrease.