EfekResistansidan GMR dari Permalloy(NiJeJnI yangDideposisikanpada SubstratGelasdenganVariasiSuhu (Moh. Toifur)
EFEK RESISTANSI DAN GMR DARI PERMALLOY (NisoFe2o) YANG DIDEPOSISIKAN PADA SUBSTRAT GELAS DENGAN VARIASI SUHU Moh. Toifur1, Sugiyanto1,Sujatmoko2, Tono Wibowo2 1Pusat Studi Fisika Terapan (Pusfit) Universitas Ahmad Dah/an JI. Kapas No.9 Semaki Yogyakarta, Telp. (0274) 563515 'P3TM BATAN Yogyakarta
ABSTRAK EFEK RESISTANSI DAN GMR DARI PERMALLOY(Ni,oFezO> YANG DIDEPOSISIKAN PADA SUBSTRAT GELAS DENGAN VARIASI SUHU. Telah dilakukan deposisipermalloy (NiloFezo)di atassubstrat gelas dengan variasi suhu substratyang bertujuan untuk mengetahui pengaruhnyapada resistansi clan efek GMR lapisan. Pelapisandilakukan denganmesin dc sputtering yang dilengkapi dengan pengatur tekanan vakum, tekanan gas sputtering Bertapengendali suhu. Sebagaisputtering gas-nya digunakan gas argon. Karakterisasi resistansi dilakukan dengan metoda probe empat titik dibawah pengaruh medan magnet luar yang diatur dari 0 sampai 150 gauss. Dari hasil analisis komposisi unsur deposit menggunakan XRF diketahui bahwa deposit mengandung unsur Ni clan Fe yang sarna dengan unsur-unsur target dengan perbandingan 4: 1. Dari uji resistansi dibawah pengaruh medan magnet diperoleh hasil bahwa suhu substrat memberikan pengaruh terhadap resistansiclan efek GMR lapisan tipis permalloy hal mana sangat terkait dengan profil struktur mikro substrat Bertaadanya defek kristal clan impuritas, namun medan magnetisasitidak memberi pengaruh pada kedua parameter tersebut, Nilai resistansiterbesar adalah (104739,00 :!: 1,04)' 10-3ohm yang diperoleh pada suhu deposisi 400°C sedang efek GMR terbesar adalah 0,304% diperoleh pada suhu deposisi 300°C hal mana sesuai dengan lapisan tipis temuan Pool yaitu 0,3%.
Kala kunci : Magnetoresistansi raksasa,permalloy,sputtering,metodaprobe empattitik, XRF.
ABSTRACT THE INFLUENCE OF DEPOSITING PERMALLOY (NisoFezO> ON GLASS SUBSTRATE WITH DEFFERENT TEMPERATURES TO THE RESISTANCE AND GMR. Deposition of permalloy (NiJezo) on a glass substrate with varied temperature have been done to investigate its effect to the resistance and OMR ratio. Deposition was prepared with dc sputtering machine using argon as a sputtering gas. The samples were characterized by XRF technique to check their composition and by four-point probe to obtain their resistance. Characterization of resistancehad beendone in the environment of magnetic fields ranging from 0 to 150 gauss. From the data of resistance versus magnetic field, the OMR ratio was deduced. The XRF results show that the deposits contain both Ni and Fe elements with the same as the target with the ratio of comparison 4 to 1. From the resistancetesting under magnetic field that both, the resistanceand OMR ratio of permalloy thin film depend on substrate temperature, which is associated to the microstructure profile of the substrate, the existence of crystal defects and impurities of permalloy thin film, but no effect from magnetization field can be risen to the both parameters. The highest resistancewas (104739,00 i: 1,04). 10.3ohm on substratetemperature of 400°C. While the highest OMR ratio was 0,304% on substrate temperature of 300°C which is in agreement with the result on monolayer film, i.e. 0,3% found by Pool.
Key word: Giant magnetoresistance, permalloy,sputtering,four point probemethod,XRF.
PENDAHULUAN Telah banyak peneliti yang meneliti mengenai magnetoresistansithin film pada berbagai bahan dengan melakukan variasi terhadapteballapisan, suhu,morfologi interface serta hamburan oleh ketakmurnian (impurity) sehinggadari waktu ke waktu diperoleh peningkatan efek GMR (giant magnetoresistance, magnetoresistansi raksasa) dari bahan tersebut[3]. Sampai saat ini masih diyakini bahwa besarnya efek magnetoresistansi masih
tergantung pada tingkat polarisasi elektron konduksi. Diantara bahan yang telah terbukti dapat menampilkan efek magnetoresistansi yang tinggi adalah permalloy yaitu salah satubahan basil paduan nikel dan besi dengan perbandingan 80 terhadap 20 yang memiliki sifat ferromagnetik yang sangatpotesial untuk bahan perekam magnetik[13]. Jikapermalloy dibuat dalam bentuk thinfilm makaakandiperoleh domain magnetik tunggal (single
.,
Jurnal SainsMateri Indonesia Indonesian Journal of Materials Science
Vol.2 No.1, Oktober 2000,hal.. 7 -12 1SSN.. 1411-1098
domain)sehinggajika dimagnetisasidari 1uarmaka akan spin yang tak berpasangandalam bentuk material masingdipero1eh spin-spin dengan orientasi searah sehingga masing2,22 danO,606[I]. Smnbumudah (easy axis)besi membantu mempeIbesarmagnetisasibahan. padaarah[ 100] dan sumbusulitnya (hard axis)pada arah Untuk mengetahui ukuran kepekaan thin film [Ill], sumbumudah nikel pada [110] dan sumbu sulitnya dalam 1ingkungan medan magnet biasanya di1ihat daTi padaarah [100]. Sifat swnbu mudahjikadimagnetisasike efek GMR nya, yang dinyatakan dengan rasio GMR. arah ini dengan medan luar yang kecil saja maka akan Sampai saatini rasio GMR teIbesar yang pernah dicapai segeradihasilkan magnetisasispontan. Besarnyamomen 220 % yaitu pactamulti1apis Fe/Cr yang diukur pacta1,5 magnetmasing-masingsan1adengan jumlah elektronyang K, sedangpacta suhu ruang rasio GMR terbesar diukur tak berpasangan dikalikan dengan magneton Bohr. pactamu1ti1apisCo/Cu yaitu 65%. Di 1uarni1ai tersebut Menurut Dieny dkk. paduan NiFe cenderung memiliki mu1ti1apisdianggap sudahtak 1ayakdigunakan sebagai struktur fcc[3] denganarah pertumbuhankristalnya sejajar head pembacakarena untuk mengendalikan magnetisasi bidang [111][2,5]. Hal ini dapat diketahui daTi lapisan arab para1eldan antiparale1 diper1ukan medan magnet NiFe yang dipasangkan dengan Co secara berselangyang cukup besar sehingga jika digunakan medan yang seling sehinggatetbentuk multilapis (mu/tilayers) dimana keci1tidak dipero1ehperubahan yang cukup berarti pacta Co telah diketahuimemiliki strukturfcc, ternyatamemiliki resistivitasnya[ 10]. efek GMR yang lebih besar dibandingkan dengan NiFe NiFe merupakan paduan yang sangatpotensia1 yang dipasangkan dengan Cu yang telah diketahui untuk dijadikan sensor magnetik karena merupakan memiliki struktur bcc. Alasan ini dapat dipahami karena ferromagnetik yang ditandai dengan adanya sejum1ah telah menjadi isu umum bahwa pada pemasangan momenmagnetikyang ditimbulkan oleh e1ektron-e1ektron multilapis beberapa lapis thin film jika struktur antara tak berpasanganpactakulit 3d yang secaraindividual Ni bahanyang dilapisi denganbahan yang dilapiskan sarna dan Fe masing-masing memi1iki 4 dan 2 e1ektron. maka akan dihasilkan efek GMR yang lebih besar Sementara ini diketahui bahwa beberapa fungsi daTi Ni dibandingkan dengan pemasangan multilapis dengan dipadukan dengan Fe diantaranya Ni dapat mengurnngi struktur yang berbeda. kadar karbon yang ter1arut dalam bahan, se1ainitu Ni juga dapat meniadakan regangan sertaberperan dalam Pengukuran Resistansi dalam Pengaruh mengendalikanbesarnyabutir, perbedaanorientasi antar Medan Magnet butirdan kehadiran bahan nonmagnetik[12]. Sebagaimanadikernukakan dalam pendahuluan Suhu substrat merupakan parameter yang turut bahwa penggunaan variasi medan magnet pacta saat mempengaruhi besarnya efek GMR[13] karena dapat pengukuran resistansi diperlukan untuk mengetahui memberi tenagaaktivasi termal pactaatom-atom substrat besarnya efek GMR suatubahan. Efek GMR dinyatakan sehinggamemudahkan atom-atom tersebutbergerak atau dengan rasio GMR yang dapat dituliskan sebagai[2, 7, bergetar menghasilkance1ahdan sebagaiakibatnyaatom10,11]: atom deposit akan mudah masuk ke da1amce1ah-ce1ah antar atom-atom substrat tersebut. Besar keci1nya suhu L\R R(O)-R(H) EfekGMR = = (1) juga mempengaruhi jum1ah maupun ukuran ce1ah R(O) R(O) sehingga struktur deposit yang masuk juga menjadi bermacam-macamdiantaranyajika suhutidak terlalubesar dengan R(H) adalah resistansi pada intensitas medanH maka dapatterbentuk1apisandi atas permukaanwalaupun dan R(O)adalah resistansipada medan nolo ikatan antara atom-atom deposit dengan atom-atom di Sebelurndigunakanmedan magnet maka orientasi permukaansubstrat1emah.Jika diperbesar1agimaka akan spin-spin magnetik pada thin film adalah acak dengan timbul struktur seperti pu1au-pu1au(islands). Kedua energi kinetik minimum, karena sernuaspin-spin elektron kasus tersebut terkait dengan fenomena tegangan beradadalarn keadaansetimbangkarena adanyapotensial (strain) antara atom-atom substrat dan atom-atom de- interaksi Coulombdan tunduk padaprinsip eksklusiPauli. posit.
Dalarn keadaandernikian yaitu keadaantanpamedanjika dialiri aruslistrik diharapkan resistansinyabesar.Sernakin tebal lapisan maka semakin besar potensial interaksi Coulombnyadan demikian pula sebaliknya. Olehkarena itu pemakaian medan magnet pada sampel satu lapis (monolayer) juga dapat diartikan sebagai usaha untuk memperolehthinfilm yang memiliki domain tunggal yaitu kesearahan spin-spin magnetik sehingga akan TEORI memperkecilresistansinya.Pool menyatakanbahwaGMR Struktur Kristal Besi daD Nikel yang dihasilkan pada sarnpel satu lapis besarnya hanya 0,3%[9J dan secara kasar efek GMR dapat dinyatakan Secaraindividual besidan nikel masing-masing secara sederhana sebagai:
Padapenelitian ini akan diteliti resistansidan efek GMR dati permalloy () yang dideposisikanpada substrat gelas dengan variasi suhu substrat. Selain itu juga akan diteliti komposisi unsur-unsur yang terdapat pacta deposit dengan teknik XRF (X-Ray Fluoresence).
memiliki strukturbcc danfcc dan dalambahanjumlah
8
2. 3. -Fe-:6~40
EfekResistansidan GMRdari Permalloy(NiJe21 yang Dideposisikanpada SubstratGetasdenganVariasiSuhu (Moh. Toifur) M/R(O) -(n-I)/n
(2)
dengan n jurnlah lapisan. Jadi rnisal untuk I lapisan dengan (n = I) rnaka efek GMR akan rnendekati nolo Walaupun kenyataan sesungguhnya tidak persis sarnadengan Dol, narnun paling tidak rumus tersebut dapatrnernberipernaharnanbahwa untuk monolayertidak terlalu banyak bisa diharapkan rnerniliki efek GMR yang besar.
METODA Persiapan Disiapkan kaca preparat denganukuran 1 x 2 cm2 yang akan digunakan sebagai substrat, dibersihkan denganair, deterjen serta ultrasonic cleaner dan alkohol selama 30 menit. Setelah itu substrat diangkat dan dikeringkan menggunakan hair dryer. Gas yang digunakan untuk mensputter atom-atom adalah gas argon teknis. Selain itujuga disiapkan target NiFe dengan f= 6 cm sertatebal3 cm. Percobaan Pendeposisian lapisan tipis NiFe pada substrat gelas dilakukan dengan prosedur berikut: 1.
2. 3.
4.
5.
6. 7. 8.
Substrat dimasukkan di dalam tabung 1ucutandan diletakkan di bawah anoda dan target diletakkan di atas katoda, kemudian jarak katoda dan anoda diatur 3 cm. Tabung reaktor plasma dihampakan hingga mencapaitekanan 10-6tOlT. Sistem pemanas substrat dihidupkan dan diatur sesuai dengan suhu yang diinginkan yaitu 200°C, 250°C, 300°C,350°C dan 400°C. Sputtering gas (gas Ar) dialirkan hingga mencapai tekanan kerja 10.2tOlTdengan memutar kran a1iran gas. Menghidupkan sistem catu daya DC hingga gas argon dalam tabung terionisasi dengan memutar pengatur daya sesuai dengan daya kerja 60 watt. Menghidupkan sistem pendingin untuk mendinginkan target (katoda). Prosesdeposisi dilakukan dalam waktu 10menit. Mengulangi prosedur di atas untuk sampel yang lain.
dalam suatubahan. Pengamatan Resistansi.
digunakan metode probe 4 titik (four point probe). Nilai resistansi ditampilkan dengan alat multi meter digital yang mempunyai ketelitian hingga 5 angka desimalsedangmedan magnet divariasi mulai dari 0 sampai 150 gauss. Untuk keperlu analisis maka dibuatgrafik resistansiterhadapmedan magnet.Dari grafik ini dapat diketahui sampel yang memiliki resistansi terbesarpada medan nolo Efek GMR. Efek GMR ditentukan dengan menggunakanpers. (1). Darinilairasio GMRyang diperoleh diplot graflk rasio GMR terhadap medan magnet. Dari graflk ini dapat diperoleh informasi mengenaibahan yang memiliki efek GMR tertinggi dan posisi medan magnet yang memberikan nilai tersebut, karena belum tentu nilai GMR yang tertinggi diperoleh pada medan nolo
BASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji XRF Hasil karakterisasi unsur-unsur deposit dengan menggunakanteknik XRF ditampilkan pactaTabell. Dari kolom 4 dapatdiketahui bahwa substratbenar-benartelah terdeposisi dengan bahan yang sarna dengan bahan targetnya yaitu Ni daDFe yang dapat dilihat daTiseluruh spektrum tenaga hasil XRF pacta semua sampel yaitu sebesar6,40 keY untukFe daD7,47 keY untuk Ni. Sampel tersebutdicacah dalam waktu 1500 detik. Selain itu pada kolom 3 juga ditunjukkan cacahdari masing-masingunsur yang diperoleh dari pencacahan luas puncak spektrurnnya. Secara umum dapat disimpulkan bahwa perbandingan kandungan Ni dan Fe adalah 4 banding 1. Hal ini sekaligus membenarkan harapan bahwa bahan yang terdepositadalah bellar-renal permalloy mengingat alloy yang berasaI daTi Ni dan Fe cukup banyak variasi. Secara garis besar actatiga tipe yaitu tipe A, B daD C, Tabe/l. Hasil PengujianKandunganUnsur DepositNiFe padaSubstratGelas No
J.
Pengamatan unsur deposit. Untuk meyakinkan bahwa target yang disputter benar-benar telah terdepositke substratmaka dianalisis menggunakan XRF (X-Ray Fluoresence). Dari alat ini dapat dianalisis secara kualitatif daD kuantitatif unsurunsur yang terdeposit pada substrat gelas. Hasil yang diperoleh berupa jenis unsur daD kadarnya
Suhu
Cacah
Tensgs
Net Fe = 34 NetNi= 129 Fe : Ni -I : 3,79 Net Fe = 39 Net Ni = 14S Fe : Ni = 1 : 3,72 Net Fe = 54 Net Ni = 202 Fe:Ni=1:3.74 --~-~-~Net Fe = 52 NetNi= 160 Fe : Ni -1 : 3.07 Net Fe = 71 Net Ni = 298
Fe : 6,40 Ni: 7,47
Substrat (Oc) 200
Analisis Data Data yang diperoleh dianalisis sebagaiberikut:
Untuk menentukan
besarnya resistansi lapisan yang diperoleh
2
3
4
s
250
300
350
400
(keV)
Fe : 6,40 Ni: 7,47 Fe : 6,40 Ni: 7,47
Ni: 7,47
Fe : 6,40 Ni: 7,47
Fe:Ni=I:4..16
9
Jurnal Sa ins Materi Indonesia Indonesian Journal o/Materials Science
Vol. 2 No.1, Oktober 2000, hal: 7 -12 ISSN: 1411-1098
antara masing-masing tipe dibedakan berdasarkan un sur lain yang dipadukan pacta NiFe sehingga dihasilkan nama, komposisi sifat kelistrikan dan kemagnetanyang berbeda.Jika dikehendaki penamaan yang lebih khusus lagi maka permalloy yang terdeposit berasal daTi permalloy tipe A dengan kriteria kandunganNi: 78, %danFe: 21,5%[1].
(d)
150
Hasi' Uji ResistansidaD Efek GMR terhadap Medan Luar pada Berbagai Suhu Hasil uji resistansi terhadap rnedan luar pacta berbagaisuhu ditarnpilkan pactaGarnbar 1. Selanjutnya untuk rnernudahkanrnelakukan analisis terhadap efek magnetoresistansinya rnakapactaGarnbar2 ditampilkan grafik efek GI\1R terhadap rnedanluar. Secaraurnurn daTikeduajenis garnbartersebuttarnpak bahwa rnedan magnet ternyatarnernberikan pengaruhpactaresistansi lapisan. Dari Garnbar l(a), (b) dan (e) yaitu substrat yang dipanaskan pada suhu 200°C, 250°C dan 400°C dapat diketahui bahwa puncak resistansi berada pacta rnedannol dengannilai masing-masing(2040,38:t0,10)x ohm,(10564,51 :t 0,17) x 10-3ohm, (10473,92:t 1,04) x 10 -~ohm sedangdari Garnbar1(c) dan (d) yaitu substrat
-100
-50
0
50
Medan Magne'
100
150
(gauss)
(e)
.150
.100
-50
0
50
100
150
Medan Magne' (gauss)
Gambar 1. Grafik resistansithin film NiFe vs medanmagnet untuk suhudeposisi: (a) 200°C, (b) 250OC,(c) 300°C, (d) 350°C dan (e) 400°C.
yang dipanaskan pacta suhu 300°C dan 350°C dapat
(a)
Gambar 2. Grafik efek OMR lapisantipis permalloy terhadap variasi medanmagnetpada berbagaisuhu deposisi. (b)
(c)
Nedm ~
10
(gauss)
diketahui bahwa puncak resistansi berada pactamedan masing-masing 40 dan 30 gauss dengan nilai masingmasing (6267,99:tO,01)x lQ-3ohmdan(1 5620,8O:t 0,05) ohm. Untuk mengamatiprofil efek GMR sertaresistansi pada berbagai suhu deposisi yang diukur pada medan nol dapat dilihat pada Gambar 3. Dari gambar ini dapat diketahui bahwa resistansimemiliki kecenderungantunm sampai suhu300°C dan kemudian naik secaradrastispada suhu400°C denganresistansi sebesaryaitu(104739,00:t 1,04)x 10.~ohm. Pada kasus pertama yaitu grafik yang cenderung memiliki resistansi turun menunjukkan semakin diperbesar suhu deposisimaka sumber-sumber hamburan elektron semakin sedikit. Diperkirakan hamburan yang berasaldari fonon (getaran kekisi) tidak mengubah sumbangan resistansi mengingat yang dipanaskan adalah substratnya dan bukan lapisan
EfekResistansidan GMR dari Permalloy(Nisi (Moh. Toifiir)
) yang Dideposisikan pada Substrat Gelas dengan Variasi Suhu
tipisnya. Maka dua sumberlain yang diperkirakan terlibat Gambar 1(b), maka sampel yang dipanaskan pacta suhu dalam mengurangi resistansi yaitu impurity 300°C memiliki titik puncak yangjelas dan memiliki efek (ketakmurnian) daD defect (cacat kristal). Pemanasan Gfv1Rpaling besar yaitu mencapai 0, 304% pactamedan sampai suhu300°C menyebabkanketakmurnian semakin noloNilai ini sudah lebih besar dari basil yang dilaporkan oleh Pool untuk Gfv1Rpacta monolayer yaitu hanya 0,3 120 %[9]. Suatu hal yang cukup penting untuk dicerrnati ~ -:=- Resistansil N adalah dugaan tentang kebenaran analisis rendahnya 100 ---Efek GMRI ~ resistansi di atas sehingga pacta kasus tingginya efek .~ Gfv1Rini penyebabutamanya adalah orientasi spin-spin 0: 80 ~ magnetik. Dalam Gfv1Rhanya dikenal dua keadaan spin (9 ~ saja yaitu spin updan spin down. Pemberianmedan dapat Q) 60 w diartikan sebagaiusaha untuk menciptakan perbedaan E 40 yang mencolok antarajumlah spin up (spin yang searah .c .£. dengan medan) dan spin down (spin yang berlawanan u; c 20 arab medan). Selanjutnya walaupun orientasi spin-spin :>< ~u; magnetik untuk permalloy yang dideposisi dengan suhu Q) 0: 0 deposisi300°C ini memiliki nilai terbesardiantarasampel200 sampel yang lain namun ternyata perbedaan jumlah orientasi spin up dan spin down tersebutbelum maksimal. Terbukti dengan pemberian medanluar sebesar40 gauss Gambar 3. Graflk Resistansi vs suhu deposisi pada medan nol masih mampu menambahperoedaanjumlah kedua spin berkurang, selain itu cacat-cacatkristal seperti vakansi, diperoleh rasio GMR sebesar 0,684%. Pool juga interstitial dan dislokasi (Dekker, 1957). Dengan menjelaskan mengenai pengaruh pemanasan substrat berkurangnya kedua sumber hamburan elektron maka pacta ikatan antara atom-atom deposit dengan substrat resistansi bahan akan semakin berkurang. yaitu pemanasan substrat pacta suhu 310°C akan Selanjutnya untuk permalloy yang dideposisi mempermudah ikatan antara atom-atom deposit dengan pactasuhu300°C sampai 400°C memiliki resistansiyang atom-atom substrat sehingga akan mengurangi strain cenderung naik. Menurut Pool tingginya nilai resistansi atom-atom permukaan substrat(9]. Oleh karena itu ini disebabkanpemberian suhuyang tinggi pactasubstrat pemanasansubstratpactasubu 300°C (mendekati 310°C) saat deposisi sehingga bahan deposit akan mendifusi ke memiliki keadaan seperti yang dijelaskan oleh Pool ini. substratmelalui celah-celahantar atom substratsehingga Selain itu pemanasan sampai suhu ini diduga belum terjadi kombinasi antara atom-atom deposit dan atom- sampai mendifusikan atom-atom permalloy ke struktur atom substrat[9]. Sebenarnyahal ini akan lebih jelas lagi substrat sehingga dapat terbentuk lapisan yang baik jika difoto dengan SEM tampang lintang sehinggatampak sesuaidengan yang dinyatakan oleh Ohring yaitu lapisan adanya interface pacta ketebalan tertentu. Sayangnya yang dalam penampakannya seperti membasahi pekerjaan ini tidak peneliti lakukan padahal interface ini pem1ukaan.Dalam keadaanini terpenuhi syarat(8]: merupakan sumber hamburan elektron yang akan r su = r.fu + r Is (3) menambah nilai resistansi bahkan kadang-kadang melebihi resistansiyang diperkirakan. Hal ini disebabkan dengan , dan masing-masingadalahteganganpennukaan karena pacta interface terdapat strain[6] sehinggajarak substrat-udara, film-substrat daD udara-film. bebasrata-rata elektron menjadi semakin pendek ("'inJ. Dimungkinkan pula telah terbentuk lapisan yang ideal Selain itu dengan adanya difusi sebagian atom deposit (autoepitaksi) yaitujika = 0 yang dicapaijika struktur ke substratmaka teballapisan di alas permukaan substrat substrat dengan deposit sarna. menjadi semakinberkurang. Menurut teori GJ\o1Rresistansi Untuk sampel selainyang dideposisi dengan suhu akan semakin besar sejalan dengan berkurangnya deposisi 300°C [Gb. l(b)] tampak efek Gfv1Rterhadap ketebalan suatu bahan. Dengan demikian maka di sini medan berbentuk landai dan tidak menampakkanpuncak actadua jenis '" yaitu "'NiFodan "'in!dan karena kedua yang menonjol seperti sampel yang dideposisi dengan bahan terhubung maka merupakan penjumlahan antara suhu 300°C. Sampel-sampel jenis ini hanya memiliki ("'NiFO) dan "'inl responyang lemah terhadap perubahan medan magnet. Untuk permalloy yang dideposisikan pacta Tentu saja jenis sampel yang demikian tidak substratyang dipanaskanpactasuhu300°C memiliki efek menguntungkan untuk didayagunakan sebagai bahan GMR yang terbesarwalaupun resistansinya paling kecil dasar sensormagnetik. Selanjutnya penyerahanorientasi diantara sampel-sampelyang lain yaitu (6267 ,90:tO,15 spin-spin magnetik yang paling teratur dapat diketahui )x 10.)ohm. Kenyataan akan adanya resistansi pacta daTi magnetisasijenuh (saturationfleld). Secaraumum medan nol yang kecil menunjukkan berkurangnya impu- magnetisasijenuh dicapai pada harga 100 gauss kecuali rity dan defect kristal seperti telah dijelaskan di alas. untuk sampel yang dideposisi dengan suhu deposisi Selanjutnya dari efek GMR seperti ditunjukkan pada 200°C dimana besarnya magnetissi jenuh belum dapat
11
[4] l'[6]
Jurnal SainsMateri Indonesia IndonesianJournal ofMaterialsScience diperkirakankarena sampaipactamedan 150gaussgrafik masihcendemngtunm. Untuk bahanyang memiliki profil GMR yang ideal dicirikan dengan ketinggian efek GMR serta kecilnya medan jenuh. Oleh sebab itu pemilihan sampel yang unggul diantara 5 jenis s&;mpel pacta penelitian ini masih belum dapat ditentukan karena masing-masing masih menampakkan medanjenuh yang relatif sarna.
KESIMPULAN Dan penelitian yang dilakukan di atas maka dapat disimpulkan hal-hal sebagaiberikut: 1. Suhu substrat memberikan pengaruh terhadap resistansi daDefek GMR lapisan tipis permalloy. 2 Pada deposisiyang disertai dengan pengaturan suhu substratdiperoleh resistansilapisan yang cenderung turun pada suhudibawah 300°C daDcenderungnaik pada suhu di atas 300°C. Diduga turunnya nilai resistansi lapisan pada kasus yang pertama disebabkan oleh berkurangnya impurity dan defect kristal sedang pada kasus yang kedua didominasi oleh suhu. Resistansilapisan yang terbesardiperoleh untuk substrat yang dipanaskan pada suhu 400°C dan efekGMR lapisan yang terbesar diperoleh untuk substrat yang dipanaskan pada suhu 300°C. 3. Medan magnetisasi jenuh yang diperlukan untuk menyearahkan spin-spin magnetik secara umum belum dipengaruhi oleh suhu substrat.
DAFTARACUAN BRAILSFORD, F., .Magnetic Materials, Methuen &Co. Lill, London (1954). r21 BUDI PURNAMA. dan KAMSUL ABRAHA, "AnalisL\" Gejala Magnetoresistansi Lapisan Tipis Ni8Je 20Hasil Deposisi Sputtering ", Prosiding Pertemuan I/miah HFI XVII Cab. Jateng & DIY, 01
(1997)61.
[3] CHAIKEN,
A., GUTIERREZ, C.J., KREBS, J.J., PRINZ and G.A, J. Magn. Magn. MatIs. 125 (1993)228. DEKKER, A.J., Solid State Physics, Prentice-Hall Inc., New York, (1957). [5] FAHRU NUR RASYID daDKAMSUL ABRAHA, "Pembuatan dan Karakterisasi Permalloy NiJe]O ,\"ebagaiBahanSensor Magnetoresistif", Prosiding Pertemuan I/miah HFI XVII Cab. Jateng & DIY, (1997)49. HOWSON, M.A., Contemporary Physics, 35, 5 (1994) 347. HYLTON, T.L.,COFFEY,KR,PARKER,MA.and [7] HOWARD, J.K., Science.261 (1993) 1021.
Vol. 2 No.1, Oktober 2000, hal: 7 -12 ISSN: 1411-1098
[8] OHRING,M., TheMaterialsScienceofThinFilms, AcademicPressInc., NewYork, (1992). [9] POOL,R, Science, 261 (1993),984. [10] RIJKS,Th.G.S.M.,1996,"LayeredThin Films for SensorApplications: Magneto-resistance and Magnetic Interactions",Ph.D Thesis,Eindhoven Universityof Technology. [11] SHENHL.,SHEN,Q.W., YAN,J.S.,SHEN,D.F.and ZOU, S.C.,Solid State Communications,105, 11 (1998)705. [12] SMALLMAN, Metalurgi FisikModern, PT. Oramedia,Jakarta, (1991). [13] YAN,M.L.,SELLMYER,D.J.danLAI,W.Y., J. Phys.Condens.MatteI:,9, 10,(1997)145. [14] ZELSTER,A. M. and SMlTHN.,J. Appl. Physic. 79,12(1996).
TANYA-JAWAB NamaPenanya : Saryati(P3ffi) Pertanyaan Bagaimanamembacagambar1-5.Mengapagambar grafik terlihat sepertiterjadisiklus yangberulang. Jawaban Gambar 1 merupakan graflk resistansi ( R ) terhadap medan magnet (H) untuk berbagai suhu substrat.Pola tampak berulang daTi gambar la-e (seperti a lagi) sebanarnya tidak, karena orde besar sumbu Y (efek GMR.) antara masing-masing gambar berbeda. Rangkuman nilai R pada H = 0 disajikan pada gambar 2. Grafik gambar 1c dan d yang tampak ada lembahnyapada H = 0 terkait denganORDERING (pengaturan) orientasi spin elektron. Diperkirakan awalnya arah spin searah/ paralel namunberlawanan denganarah medan,kemudian denganH diperbesarmaka spin-spin antiparalel (R besar) danjika H diperbesar lagi maka spin-spin akan menuju ke formasi searah(Rkecil). Nama Penanya : Y. Yamaguchi Pertanyaan I expect a larger change of magneto-resistance by making bi -layeredthin film Jawaban This equipment only possible to facilifate an experiment for monolayer. For bilayer, there is aproblem concerning to removing a target with another target i.e: Oxidation of deposit, but I want to minimize this with useNiO asthe second layer, so there is no problem with existing oxidation.
Kembali ke Jurnal
