Perpustakaan Digital ITB

Dalam disertasi ini, dilaporkan hasil-hasil kajian eksperimen dalam penumbuhan lapisan tipis material giant magnetoresistance (GMR) berbasis CoFe2O4. Tujuan penelitian ini adalah menumbuhkan lapisan tipis GMR dan menyelidiki efek GMR yang timbul. Lapisan tipis GMR; sandwich (CoFe2O4/CuO/ CoFe2O4), spin valve (FeMn/CoFe2O4/CuO/CoFe2O4), dan GMR organik (CoFe2O4/Alq3/CoFe2O4) telah dideposisi menggunakan metode dc-Opposed-Target Magnetron Sputtering (dc-OTMS) di atas substrat Si (111). Parameterparameter deposisi adalah; lama penumbuhan divariasikan (bersesuaian dengan ketebalan lapisan GMR yang diinginkan), laju aliran gas Argon 100 sccm, tekanan deposisi 5.4 x10-1 Torr, tegangan plasma 600 volt dan temperatur penumbuhan 100oC. Struktur kristal dan morfologi film tipis dikarakterisasi menggunakan x-ray diffractometer (XRD) dan scanning electron microscope (SEM). Sifat listrik dikarakterisasi menggunakan probe empat titik dan sifat magnetik dikarakterisasi menggunakan vibrating sample magnetometer (VSM). Waktu penumbuhan berpengaruh terhadap ketebalan lapisan tipis CoFe2O4 dan CuO. Ketebalan lapisan tipis bertambah dengan bertambahnya waktu penumbuhan. Parameter penting yang berpengaruh pada nilai rasio GMR dalam lapisan GMR berstruktur sandwich adalah ketebalan lapisan ferimagnetik dan lapisan nonmagnetik yang digunakan. Perilaku kurva rasio GMR sebagai fungsi dari ketebalan lapisan pemisah CuO menunjukkan gejala osilasi. Osilasi ini menjelaskan osilasi dari kopling pertukaran antara keadaan feromagnetik dan antiferomagnetik. Penyebab osilasi ini adalah osilasi dalam tanda dari konstanta kopling pertukaran antar lapisan di antara lapisan-lapisan material feri/feromagnetik yang membentuk GMR tersebut. Di dalam struktur sandwich, ketika ketebalan lapisan ferimagnetik CoFe2O4 kecil, nilai rasio GMR juga kecil, hal ini disebabkan oleh hamburan pada permukaan luar dari antarmuka antara substrat dengan lapisan tipis GMR. Namun, ketika ketebalan lapisan ferimagnetik CoFe2O4 lebih besar dari 62 nm, nilai rasio GMR ini kembali mengecil. Hal ini disebabkan munculnya daerah tidak aktif dalam lapisan ferimagnetik yang akan men-shunting arus, sehingga akan mengurangi rasio GMR. Nilai rasio GMR maksimum yang diperoleh untuk struktur sandwich CoFe2O4/CuO/CoFe2O4 adalah sebesar 70% pada ketebalan lapisan CoFe2O4 sebesar 62 nm dan ketebalan CuO sebesar 14 nm. Penelitian lebih lanjut dilakukan untuk mempelajari pengaruh jenis material lapisan antiferomagnetik terhadap rasio GMR, yaitu dengan menumbuhkan GMR berstruktur spin valve. Struktur spin valve terdiri dari lapisan sandwich yang diberi lapisan pengunci material antiferomagnetik, FeMn. Ketebalan lapisan ferimagnetik CoFe2O4 dan CuO berturut-turut adalah 48 nm dan 14 nm. Sedangkan ketebalan FeMn divariasikan antara 30 nm sampai 60 nm . Rasio GMR maksimum untuk struktur spin valve ini diperoleh sebesar 32% pada sampel dengan ketebalan lapisan FeMn sebesar 45 nm. Pengaruh material organik sebagai lapisan pemisah pada rasio GMR, diteliti dengan menumbuhkan lapisan tipis berstruktur CoFe2O4/Alq3/ CoFe2O4. Nilai rasio GMR maksimum sekitar 35 % pada suhu ruang diperoleh untuk lama penumbuhan 15 menit.