Penumbuhan Lapisan Tipis Material Sensor Giant Magnetoresistance Berstruktur Sandwich dengan Metode Sputtering

Abstract

Material giant magnetoresistance (GMR) menjanjikan untuk diterapkan dalam bidang teknologi penting, salah satunya sebagai sensor medan magnet lemah. Sensor GMR memiliki kelebihan, yakni ukuran yang kecil, daya dan harga yang relatif rendah dibandingkan sensor-sensor magnetik lainnya serta sifat-sifat magnetik dan elektriknya dapat divariasikan dalam rentangan yang sangat lebar. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melihat efek giant magnetoresistance dari lapisan tipis sandwich NiCoFe/Cu/NiCoFe yang ditumbuhkan di atas substrat Si (100) dengan metoda dc-Opposed Target Magnetron Sputtering (dc-OTMS). Parameter penumbuhan yakni; suhu 1000C, laju aliran gas argon sebesar 100 sccm, tekanan 0,52 mTorr, dan tegangan dc 600 volt. Dalam paper ini, akan dibahas pengaruh ketebalan lapisan feromagnetik (NiCoFe) dan ketebalan lapisan non magnetik (Cu) terhadap sifat giant magnetoresistance dari sandwich NiCoFe/Cu/NiCoFe. Hasil pengukuran rasio magnetoresistance memperlihatkan bahwa ketebalan lapisan NiCoFe mempengaruhi nilai rasio GMR, serta makin tebal lapisan NiCoFe, makin kecil medan saturasi, yang ditandai dengan kurva rasio GMR yang makin runcing. Dalam struktur sandwich, kecilnya nilai rasio GMR saat ketebalan NiCoFe rendah, kemungkinan disebabkan oleh hamburan pada permukaan luar seperti antarmuka substrat-film atau buffer layer. Hamburan ini mempengaruhi nilai GMR saat ketebalan lapisan feromagnet lebih kecil dibanding panjang lintasan bebas rata-rata yang berhubungan dengan elektron ber-spin ke atas dan spin ke bawah. Demikian pula halnya dengan ketebalan lapisan non magnetik Cu juga mempengaruhi rasio GMR, dimana rasio GMR semakin berkurang dengan bertambahnya ketebalan lapisan Cu. Hal ini kemungkinan terjadi akibat peningkatan hamburan elektron konduksi yang melintasi lapisan pemisah non magnetik, yang mengurangi aliran elektron diantara lapisan-lapisan feromagnetik dan meningkatkan arus shunting, sehingga mengurangi nilai rasio GMR.

Keywords: feromagnetik; giant magnetoresistance; lapisan tipis; NiCoFe,non magnetik, sensor GMR.