Efek Resistansi dan GMR dari Permalloy (NiJeJnI yang Dideposisikan pada Substrat Gelas dengan Variasi Suhu(Moh. Toifur)

EFEK RESISTANSI DAN GMR DARI PERMALLOY (NisoFe2o)YANG DIDEPOSISIKAN PADA SUBSTRAT GELAS

DENGAN VARIASI SUHU

Moh. Toifur1, Sugiyanto1, Sujatmoko2, Tono Wibowo21 Pusat 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 PADASUBSTRAT GELAS DENGAN VARIASI SUHU. Telah dilakukan deposisipermalloy (NiloFezo) di atas substratgelas dengan variasi suhu substrat yang bertujuan untuk mengetahui pengaruhnya pada resistansi clan efek GMRlapisan. Pelapisan dilakukan dengan mesin dc sputtering yang dilengkapi dengan pengatur tekanan vakum, tekanangas sputtering Berta pengendali suhu. Sebagai sputtering gas-nya digunakan gas argon. Karakterisasi resistansidilakukan dengan metoda probe empat titik dibawah pengaruh medan magnet luar yang diatur dari 0 sampai 150gauss. Dari hasil analisis komposisi unsur deposit menggunakan XRF diketahui bahwa deposit mengandungunsur Ni clan Fe yang sarna dengan unsur-unsur target dengan perbandingan 4: 1. Dari uji resistansi dibawahpengaruh medan magnet diperoleh hasil bahwa suhu substrat memberikan pengaruh terhadap resistansi clan efekGMR lapisan tipis permalloy hal mana sangat terkait dengan profil struktur mikro substrat Berta adanya defekkristal clan impuritas, namun medan magnetisasi tidak memberi pengaruh pada kedua parameter tersebut, Nilairesistansi terbesar adalah (104739,00 :!: 1,04)' 10-3 ohm yang diperoleh pada suhu deposisi 400°C sedang efekGMR terbesar adalah 0,304% diperoleh pada suhu deposisi 300°C hal mana sesuai dengan lapisan tipis temuanPool yaitu 0,3%.

Kala kunci : Magnetoresistansi raksasa, permalloy, sputtering, metoda probe empat titik, XRF.

ABSTRACT

THE INFLUENCE OF DEPOSITING PERMALLOY (NisoFezO> ON GLASS SUBSTRATE WITHDEFFERENT 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 OMRratio. Deposition was prepared with dc sputtering machine using argon as a sputtering gas. The samples werecharacterized by XRF technique to check their composition and by four-point probe to obtain their resistance.Characterization of resistance had been done 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 thedeposits contain both Ni and Fe elements with the same as the target with the ratio of comparison 4 to 1. Fromthe resistance testing under magnetic field that both, the resistance and OMR ratio of permalloy thin film dependon substrate temperature, which is associated to the microstructure profile of the substrate, the existence ofcrystal defects and impurities of permalloy thin film, but no effect from magnetization field can be risen to theboth parameters. The highest resistance was (104739,00 i: 1,04). 10.3 ohm on substrate temperature of 400°C.While the highest OMR ratio was 0,304% on substrate temperature of 300°C which is in agreement with theresult on monolayer film, i.e. 0,3% found by Pool.

Key word: Giant magnetoresistance, permalloy, sputtering, four point probe method, XRF.

PENDAHULUAN

Telah banyak peneliti yang meneliti mengenaimagnetoresistansi thin film pada berbagai bahan denganmelakukan variasi terhadap teballapisan, suhu, morfologiinterface serta hamburan oleh ketakmurnian (impurity)sehingga dari waktu ke waktu diperoleh peningkatan efekGMR (giant magnetoresistance, magnetoresistansiraksasa) dari bahan tersebut[3]. Sampai saat ini masihdiyakini bahwa besarnya efek magnetoresistansi masih

tergantung pada tingkat polarisasi elektron konduksi.Diantara bahan yang telah terbukti dapat menampilkanefek magnetoresistansi yang tinggi adalah permalloyyaitu salah satu bahan basil paduan nikel dan besi denganperbandingan 80 terhadap 20 yang memiliki sifatferromagnetik yang sangat potesial untuk bahan perekammagnetik[13]. Jikapermalloy dibuat dalam bentuk thinfilm

maka akan diperoleh domain magnetik tunggal (single

.,

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Vol. 2 No.1, Oktober 2000, hal.. 7 -121SSN.. 1411-1098

spin yang tak berpasangan dalam bentuk material masing-masing2,22 danO,606[I]. Smnbu mudah (easy axis) besipada arah[ 100] dan sumbu sulitnya (hard axis) pada arah[Ill], sumbu mudah nikel pada [110] dan sumbu sulitnyapadaarah [100]. Sifat swnbu mudahjikadimagnetisasikearah ini dengan medan luar yang kecil saja maka akansegera dihasilkan magnetisasi spontan. Besarnya momenmagnet masing-masing san1adengan jumlah elektron yangtak berpasangan dikalikan dengan magneton Bohr.Menurut Dieny dkk. paduan NiFe cenderung memilikistruktur fcc[3] dengan arah pertumbuhan kristalnya sejajarbidang [111][2,5]. Hal ini dapat diketahui daTi lapisanNiFe yang dipasangkan dengan Co secara berselang-seling sehingga tetbentuk multilapis (mu/tilayers) dimanaCo telah diketahui memiliki struktur fcc, ternyata memilikiefek GMR yang lebih besar dibandingkan dengan NiFeyang dipasangkan dengan Cu yang telah diketahuimemiliki struktur bcc. Alasan ini dapat dipahami karenatelah menjadi isu umum bahwa pada pemasanganmultilapis beberapa lapis thin film jika struktur antarabahan yang dilapisi dengan bahan yang dilapiskan sarnamaka akan dihasilkan efek GMR yang lebih besar

dibandingkan dengan pemasangan multilapis denganstruktur yang berbeda.

Pengukuran Resistansi dalam PengaruhMedan Magnet

Sebagaimana dikernukakan dalam pendahuluanbahwa penggunaan variasi medan magnet pacta saatpengukuran resistansi diperlukan untuk mengetahuibesarnya efek GMR suatu bahan. Efek GMR dinyatakandengan rasio GMR yang dapat dituliskan sebagai[2, 7,

10,11]:

domain) sehingga jika dimagnetisasi dari 1uar maka akandipero1eh spin-spin dengan orientasi searah sehinggamembantu mempeIbesar magnetisasi bahan.

Untuk mengetahui ukuran kepekaan thin filmdalam 1ingkungan medan magnet biasanya di1ihat daTiefek GMR nya, yang dinyatakan dengan rasio GMR.Sampai saat ini rasio GMR teIbesar yang pernah dicapai220 % yaitu pacta multi1apis Fe/Cr yang diukur pacta 1,5K, sedang pacta suhu ruang rasio GMR terbesar diukurpacta mu1ti1apis Co/Cu yaitu 65%. Di 1uar ni1ai tersebutmu1ti1apis dianggap sudah tak 1ayak digunakan sebagaihead pembaca karena untuk mengendalikan magnetisasiarab para1el dan antiparale1 diper1ukan medan magnetyang cukup besar sehingga jika digunakan medan yangkeci1 tidak dipero1eh perubahan yang cukup berarti pactaresistivitasnya[ 1 0].

NiFe merupakan paduan yang sangat potensia1untuk dijadikan sensor magnetik karena merupakanferromagnetik yang ditandai dengan adanya sejum1ahmomen magnetik yang ditimbulkan oleh e1ektron-e1ektrontak berpasangan pacta kulit 3d yang secara individual Nidan Fe masing-masing memi1iki 4 dan 2 e1ektron.Sementara ini diketahui bahwa beberapa fungsi daTi Nidipadukan dengan Fe diantaranya Ni dapat mengurnngikadar karbon yang ter1arut dalam bahan, se1ain itu Nijuga dapat meniadakan regangan serta berperan dalammengendalikan besarnya butir, perbedaan orientasi antarbutirdan kehadiran bahan nonmagnetik[12].

Suhu substrat merupakan parameter yang turutmempengaruhi besarnya efek GMR[13] karena dapatmemberi tenaga aktivasi termal pacta atom-atom substratsehingga memudahkan atom-atom tersebut bergerak ataubergetar menghasilkan ce1ah dan sebagai akibatnya atom-atom deposit akan mudah masuk ke da1am ce1ah-ce1ahantar atom-atom substrat tersebut. Besar keci1nya suhujuga mempengaruhi jum1ah maupun ukuran ce1ahsehingga struktur deposit yang masuk juga menjadibermacam-macam diantaranya jika suhu tidak terlalu besarmaka dapat terbentuk 1apisan di atas permukaan walaupunikatan antara atom-atom deposit dengan atom-atom dipermukaan substrat 1emah. Jika diperbesar 1agi maka akantimbul struktur seperti pu1au-pu1au (islands). Keduakasus tersebut terkait dengan fenomena tegangan(strain) antara atom-atom substrat dan atom-atom de-

posit.

L\R

R(O)

R(O)-R(H)

R(O)

Efek GMR = (1)=

dengan R(H) adalah resistansi pada intensitas medan Hdan R(O) adalah resistansi pada medan nolo

Sebelurn digunakan medan magnet maka orientasispin-spin magnetik pada thin film adalah acak denganenergi kinetik minimum, karena sernua spin-spin elektronberada dalarn keadaan setimbang karena adanya potensialinteraksi Coulomb dan tunduk pada prinsip eksklusi Pauli.Dalarn keadaan dernikian yaitu keadaan tanpa medan jikadialiri arus listrik diharapkan resistansinya besar. Sernakintebal lapisan maka semakin besar potensial interaksiCoulombnya dan demikian pula sebaliknya. Olehkarenaitu pemakaian medan magnet pada sampel satu lapis(monolayer) juga dapat diartikan sebagai usaha untukmemperoleh thin film yang memiliki domain tunggal yaitukesearahan spin-spin magnetik sehingga akanmemperkecil resistansinya. Pool menyatakan bahwa GMRyang dihasilkan pada sarnpel satu lapis besarnya hanya0,3%[9J dan secara kasar efek GMR dapat dinyatakansecara sederhana sebagai:

Pada penelitian ini akan diteliti resistansi dan efekGMR dati permalloy () yang dideposisikan pada substratgelas dengan variasi suhu substrat. Selain itu juga akanditeliti komposisi unsur-unsur yang terdapat pacta de-posit dengan teknik XRF (X-Ray Fluoresence).

TEORI

Struktur Kristal Besi daD Nikel

Secara individual besi dan nikel masing-masingmemiliki struktur bcc dan fcc dan dalam bahanjumlah

8

Efek Resistansi dan GMR dari Permalloy (NiJe21 yang Dideposisikan pada Substrat Getas dengan Variasi Suhu(Moh. Toifur)

2.

M/R(O) -(n-I)/n (2)

dengan n jurnlah lapisan. Jadi rnisal untuk I lapisandengan (n = I) rnaka efek GMR akan rnendekati nolo

Walaupun kenyataan sesungguhnya tidak persissarnadengan Dol, narnun paling tidak rumus tersebutdapat rnernberi pernaharnan bahwa untuk monolayer tidakterlalu banyak bisa diharapkan rnerniliki efek GMR yangbesar.

METODA

3.

dalam suatu bahan.

Pengamatan Resistansi. Untuk menentukanbesarnya resistansi lapisan yang diperolehdigunakan metode probe 4 titik (four point probe).Nilai resistansi ditampilkan dengan alat multi meter

digital yang mempunyai ketelitian hingga 5 angkadesimal sedang medan magnet divariasi mulai dari 0sampai 150 gauss. Untuk keperlu analisis makadibuat grafik resistansi terhadap medan magnet. Darigrafik ini dapat diketahui sampel yang memilikiresistansi terbesar pada medan nolo

Efek GMR. Efek GMR ditentukan denganmenggunakanpers. (1). Darinilairasio GMRyangdiperoleh diplot graflk rasio GMR terhadap medanmagnet. Dari graflk ini dapat diperoleh informasimengenai bahan yang memiliki efek GMR tertinggidan posisi medan magnet yang memberikan nilaitersebut, karena belum tentu nilai GMR yangtertinggi diperoleh pada medan nolo

Persiapan

Disiapkan kaca preparat dengan ukuran 1 x 2 cm2yang akan digunakan sebagai substrat, dibersihkandengan air, deterjen serta ultrasonic cleaner dan alkoholselama 30 menit. Setelah itu substrat diangkat dandikeringkan menggunakan hair dryer. Gas yangdigunakan untuk mensputter atom-atom adalah gas ar-gon teknis. Selain itujuga disiapkan target NiFe denganf= 6 cm serta tebal3 cm.

BASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Uji XRFPercobaan

Pendeposisian lapisan tipis NiFe pada substratgelas dilakukan dengan prosedur berikut:

1. Substrat dimasukkan di dalam tabung 1ucutan dandiletakkan di bawah anoda dan target diletakkan diatas katoda, kemudian jarak katoda dan anodadiatur 3 cm.

2. Tabung reaktor plasma dihampakan hinggamencapai tekanan 10-6 tOlT.

3. Sistem pemanas substrat dihidupkan dan diatursesuai dengan suhu yang diinginkan yaitu 200°C,250°C, 300°C, 350°C dan 400°C.

4. Sputtering gas (gas Ar) dialirkan hingga mencapaitekanan kerja 10.2 tOlT dengan memutar kran a1iran

gas.5. Menghidupkan sistem catu daya DC hingga gas

argon dalam tabung terionisasi dengan memutarpengatur daya sesuai dengan daya kerja 60 watt.

6. Menghidupkan sistem pendingin untuk

mendinginkan target (katoda).7. Proses deposisi dilakukan dalam waktu 10 menit.8. Mengulangi prosedur di atas untuk sampel yang

lain.

Hasil karakterisasi unsur-unsur deposit denganmenggunakan teknik XRF ditampilkan pacta Tabell. Darikolom 4 dapat diketahui bahwa substrat benar-benar telahterdeposisi dengan bahan yang sarna dengan bahantargetnya yaitu Ni daD Fe yang dapat dilihat daTi seluruhspektrum tenaga hasil XRF pacta semua sampel yaitusebesar 6,40 keY untukFe daD 7,47 keY untuk Ni. Sampeltersebut dicacah dalam waktu 1500 detik. Selain itu padakolom 3 juga ditunjukkan cacah dari masing-masing unsuryang diperoleh dari pencacahan luas puncakspektrurnnya. Secara umum dapat disimpulkan bahwaperbandingan kandungan Ni dan Fe adalah 4 banding 1.Hal ini sekaligus membenarkan harapan bahwa bahanyang terdeposit adalah bellar-renal permalloy mengingatalloy yang berasaI daTi Ni dan Fe cukup banyak variasi.Secara garis besar acta tiga tipe yaitu tipe A, B daD C,

Tabe/l. Hasil Pengujian Kandungan Unsur Deposit NiFepada Substrat Gelas

No SuhuSubstrat (Oc)

Cacah Tensgs(keV)

Fe : 6,40Ni: 7,47

Net Fe = 34NetNi= 129Fe : Ni -I : 3,79

200Analisis DataNet Fe = 39Net Ni = 14SFe : Ni = 1 : 3,72

Fe : 6,40Ni: 7,472

250Data yang diperoleh dianalisis sebagai berikut:

J. Pengamatan unsur deposit. Untuk meyakinkanbahwa target yang disputter benar-benar telahterdeposit ke substrat maka dianalisis menggunakanXRF (X-Ray Fluoresence). Dari alat ini dapatdianalisis secara kualitatif daD kuantitatif unsur-unsur yang terdeposit pada substrat gelas. Hasilyang diperoleh berupa jenis unsur daD kadarnya

Net Fe = 54Net Ni = 202

Fe:Ni=1:3.74

Fe : 6,40Ni: 7,473

300

--~-~-~-Net Fe = 52NetNi= 160Fe : Ni -1 : 3.07

-Fe-:6~40

Ni: 7,474

350

Net Fe = 71Net Ni = 298

Fe:Ni=I:4..16

Fe : 6,40Ni: 7,47s

400

9

Jurnal Sa ins Materi IndonesiaIndonesian Journal o/Materials Science

Vol. 2 No.1, Oktober 2000, hal: 7 -12ISSN: 1411-1098

antara masing-masing tipe dibedakan berdasarkanun sur lain yang dipadukan pacta NiFe sehinggadihasilkan nama, komposisi sifat kelistrikan dankemagnetan yang berbeda. Jika dikehendaki penamaanyang lebih khusus lagi maka permalloy yang terdepositberasal daTi permalloy tipe A dengan kriteriakandunganNi: 78, %danFe: 21,5%[1].

(d)

150 -100 -50 0 50 100 150

Medan Magne' (gauss)Hasi' Uji Resistansi daD Efek GMRterhadap Medan Luar pada Berbagai Suhu

Hasil uji resistansi terhadap rnedan luar pactaberbagai suhu ditarnpilkan pacta Garnbar 1. Selanjutnyauntuk rnernudahkan rnelakukan analisis terhadap efekmagnetoresistansinya rnaka pacta Garnbar 2 ditampilkangrafik efek GI\1R terhadap rnedan luar. Secara urnurndaTi kedua jenis garnbar tersebut tarnpak bahwa rnedanmagnet ternyata rnernberikan pengaruh pacta resistansilapisan. Dari Garnbar l(a), (b) dan (e) yaitu substratyang dipanaskan pada suhu 200°C, 250°C dan 400°Cdapat diketahui bahwa puncak resistansi berada pactarnedan nol dengan nilai masing-masing (2040,38:t0, 10)xohm, (10564,51 :t 0,17) x 10-3 ohm, (10473,92:t 1,04) x1 0 -~ ohm sedang dari Garnbar 1 (c) dan (d) yaitu substrat

yang dipanaskan pacta suhu 300°C dan 350°C dapat

(e)

.150 .100 -50 0 50 100 150

Medan Magne' (gauss)

Gambar 1. Grafik resistansi thin film NiFe vs medan magnetuntuk suhu deposisi:

(a) 200°C, (b) 250OC, (c) 300°C, (d) 350°C dan (e) 400°C.

(a)

Gambar 2. Grafik efek OMR lapisan tipis permalloy terhadapvariasi medan magnet pada berbagai suhu deposisi.

(b)diketahui bahwa puncak resistansi berada pacta medanmasing-masing 40 dan 30 gauss dengan nilai masing-masing (6267,99:tO,01)x lQ-3ohm dan (1 5620,8O:t 0,05)ohm.

Untuk mengamati profil efek GMR serta resistansipada berbagai suhu deposisi yang diukur pada medannol dapat dilihat pada Gambar 3. Dari gambar ini dapatdiketahui bahwa resistansi memiliki kecenderungan tunmsampai suhu 300°C dan kemudian naik secara drastis padasuhu 400°C dengan resistansi sebesaryaitu (104739,00:t1,04)x 10.~ ohm. Pada kasus pertama yaitu grafik yangcenderung memiliki resistansi turun menunjukkansemakin diperbesar suhu deposisi maka sumber-sumberhamburan elektron semakin sedikit. Diperkirakanhamburan yang berasal dari fonon (getaran kekisi) tidakmengubah sumbangan resistansi mengingat yangdipanaskan adalah substratnya dan bukan lapisan

(c)

Nedm ~ (gauss)

10

Efek Resistansi dan GMR dari Permalloy (Nisi(Moh. Toifiir)

) yang Dideposisikan pada Substrat Gelas dengan Variasi Suhu

tipisnya. Maka dua sumber lain yang diperkirakan terlibatdalam mengurangi resistansi yaitu impurity(ketakmurnian) daD defect (cacat kristal). Pemanasansampai suhu 300°C menyebabkan ketakmurnian semakin

Gambar 1 (b), maka sampel yang dipanaskan pacta suhu300°C memiliki titik puncak yangjelas dan memiliki efekGfv1R paling besar yaitu mencapai 0, 304% pacta medannolo Nilai ini sudah lebih besar dari basil yang dilaporkanoleh Pool untuk Gfv1R pacta monolayer yaitu hanya 0,3%[9]. Suatu hal yang cukup penting untuk dicerrnatiadalah dugaan tentang kebenaran analisis rendahnyaresistansi di atas sehingga pacta kasus tingginya efekGfv1R ini penyebab utamanya adalah orientasi spin-spinmagnetik. Dalam Gfv1R hanya dikenal dua keadaan spinsaja yaitu spin up dan spin down. Pemberian medan dapatdiartikan sebagai usaha untuk menciptakan perbedaanyang mencolok antarajumlah spin up (spin yang searahdengan medan) dan spin down (spin yang berlawananarab medan). Selanjutnya walaupun orientasi spin-spinmagnetik untuk permalloy yang dideposisi dengan suhudeposisi 300°C ini memiliki nilai terbesar diantara sampel-sampel yang lain namun ternyata perbedaan jumlahorientasi spin up dan spin down tersebut belum maksimal.Terbukti dengan pemberian medan luar sebesar 40 gaussmasih mampu menambah peroedaanjumlah kedua spindiperoleh rasio GMR sebesar 0,684%. Pool jugamenjelaskan mengenai pengaruh pemanasan substratpacta ikatan antara atom-atom deposit dengan substratyaitu pemanasan substrat pacta suhu 310°C akanmempermudah ikatan antara atom-atom deposit denganatom-atom substrat sehingga akan mengurangi strainatom-atom permukaan substrat(9]. Oleh karena itupemanasan substrat pacta subu 300°C (mendekati 310°C)memiliki keadaan seperti yang dijelaskan oleh Pool ini.Selain itu pemanasan sampai suhu ini diduga belumsampai mendifusikan atom-atom permalloy ke struktursubstrat sehingga dapat terbentuk lapisan yang baiksesuai dengan yang dinyatakan oleh Ohring yaitu lapisanyang dalam penampakannya seperti membasahipem1ukaan. Dalam keadaan ini terpenuhi syarat(8]:

r su = r.fu + r Is (3)

dengan , dan masing-masing adalah tegangan pennukaansubstrat-udara, film-substrat daD udara-film.Dimungkinkan pula telah terbentuk lapisan yang ideal(autoepitaksi) yaitujika = 0 yang dicapaijika struktur

substrat dengan deposit sarna.Untuk sampel selain yang dideposisi dengan suhu

deposisi 300°C [Gb. l(b)] tampak efek Gfv1R terhadapmedan berbentuk landai dan tidak menampakkan puncak

yang menonjol seperti sampel yang dideposisi dengansuhu 300°C. Sampel-sampel jenis ini hanya memilikirespon yang lemah terhadap perubahan medan magnet.Tentu saja jenis sampel yang demikian tidakmenguntungkan untuk didayagunakan sebagai bahandasar sensor magnetik. Selanjutnya penyerahan orientasispin-spin magnetik yang paling teratur dapat diketahuidaTi magnetisasijenuh (saturationfleld). Secara umummagnetisasi jenuh dicapai pada harga 100 gauss kecualiuntuk sampel yang dideposisi dengan suhu deposisi200°C dimana besarnya magnetissi jenuh belum dapat

~N

~.-~0:~(9~Q)

wE.c.£.u;c

~u;Q)

0:

-:=- Resistansil---Efek GMRI

:><

200

Gambar 3. Graflk Resistansi vs suhu deposisi pada medan nol

berkurang, selain itu cacat-cacat kristal seperti vakansi,interstitial dan dislokasi (Dekker, 1957). Denganberkurangnya kedua sumber hamburan elektron makaresistansi bahan akan semakin berkurang.

Selanjutnya untuk permalloy yang dideposisipacta suhu 300°C sampai 400°C memiliki resistansi yangcenderung naik. Menurut Pool tingginya nilai resistansiini disebabkan pemberian suhu yang tinggi pacta substratsaat deposisi sehingga bahan deposit akan mendifusi kesubstrat melalui celah-celah antar atom substrat sehinggaterjadi kombinasi antara atom-atom deposit dan atom-atom substrat[9]. Sebenarnya hal ini akan lebih jelas lagijika difoto dengan SEM tampang lintang sehingga tampakadanya interface pacta ketebalan tertentu. Sayangnyapekerjaan ini tidak peneliti lakukan padahal interface inimerupakan sumber hamburan elektron yang akanmenambah nilai resistansi bahkan kadang-kadangmelebihi resistansi yang diperkirakan. Hal ini disebabkankarena pacta interface terdapat strain[6] sehinggajarakbebas rata-rata elektron menjadi semakin pendek ("'inJ.Selain itu dengan adanya difusi sebagian atom depositke substrat maka teballapisan di alas permukaan substratmenjadi semakin berkurang. Menurut teori GJ\o1Rresistansiakan semakin besar sejalan dengan berkurangnyaketebalan suatu bahan. Dengan demikian maka di siniacta dua jenis '" yaitu "'NiFo dan "'in! dan karena keduabahan terhubung maka merupakan penjumlahan antara("'NiFO) dan "'inl

Untuk permalloy yang dideposisikan pactasubstrat yang dipanaskan pacta suhu 300°C memiliki efekGMR yang terbesar walaupun resistansinya paling kecildiantara sampel-sampel yang lain yaitu (6267 ,90:tO, 15)x 10.) ohm. Kenyataan akan adanya resistansi pactamedan nol yang kecil menunjukkan berkurangnya impu-rity dan defect kristal seperti telah dijelaskan di alas.Selanjutnya dari efek GMR seperti ditunjukkan pada

11

120

100

80

60

40

20

0

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Vol. 2 No.1, Oktober 2000, hal: 7 -12ISSN: 1411-1098

diperkirakan karena sampai pacta medan 150 gauss grafikmasih cendemng tunm. Untuk bahan yang memiliki profilGMR yang ideal dicirikan dengan ketinggian efek GMRserta kecilnya medan jenuh. Oleh sebab itu pemilihansampel yang unggul diantara 5 jenis s&;mpel pactapenelitian ini masih belum dapat ditentukan karenamasing-masing masih menampakkan medanjenuh yangrelatif sarna.

[8] OHRING, M., The Materials Science of Thin Films,AcademicPress Inc., New York, (1992).

[9] POOL, R, Science, 261 (1993),984.[10] RIJKS, Th.G.S.M., 1996, "Layered Thin Films for

Sensor Applications: Magneto-resistance andMagnetic Interactions", Ph.D Thesis, EindhovenUniversity of Technology.

[11] SHENHL.,SHEN,Q.W., YAN,J.S.,SHEN,D.F.andZOU, S.C., Solid State Communications, 105, 11(1998)705.

[12] SMALLMAN, Metalurgi FisikModern, PT. Ora-media, 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).

KESIMPULAN

TANYA-JAWAB

Nama Penanya : Saryati (P3ffi)Pertanyaan

Bagaimana membaca gambar 1-5. Mengapa gambargrafik terlihat seperti terjadi siklus yang berulang.

Dan penelitian yang dilakukan di atas maka dapatdisimpulkan hal-hal sebagai berikut:1. Suhu substrat memberikan pengaruh terhadap

resistansi daD efek GMR lapisan tipis permalloy.2 Pada deposisi yang disertai dengan pengaturan suhu

substrat diperoleh resistansi lapisan yang cenderungturun pada suhu dibawah 300°C daD cenderung naikpada suhu di atas 300°C. Diduga turunnya nilairesistansi lapisan pada kasus yang pertamadisebabkan oleh berkurangnya impurity dan defectkristal sedang pada kasus yang kedua didominasioleh suhu. Resistansi lapisan yang terbesar diperolehuntuk substrat yang dipanaskan pada suhu 400°Cdan efek GMR lapisan yang terbesar diperoleh untuksubstrat yang dipanaskan pada suhu 300°C.

3. Medan magnetisasi jenuh yang diperlukan untukmenyearahkan spin-spin magnetik secara umumbelum dipengaruhi oleh suhu substrat.

DAFTARACUAN01

r21

[3]

JawabanGambar 1 merupakan graflk resistansi ( R )

terhadap medan magnet (H) untuk berbagai suhusubstrat. Pola tampak berulang daTi gambar la-e (sepertia 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 1 c dan d yang tampak ada lembahnya padaH = 0 terkait dengan ORDERING (pengaturan) orientasi

spin elektron. Diperkirakan awalnya arah spin searah/paralel namun berlawanan dengan arah medan, kemudiandengan H diperbesar maka spin-spin antiparalel (R besar)danjika H diperbesar lagi maka spin-spin akan menujuke formasi searah (Rkecil).Nama Penanya : Y. Yamaguchi

PertanyaanI expect a larger change of magneto-resistance bymaking bi -layered thin film

[4]

JawabanThis equipment only possible to facilifate an ex-

periment for monolayer. For bilayer, there is aproblemconcerning to removing a target with another target i.e:Oxidation of deposit, but I want to minimize this withuse NiO as the second layer, so there is no problem withexisting oxidation.

[5]

[6]

BRAILSFORD, F., .Magnetic Materials, Methuen&Co. Lill, London (1954).BUDI PURNAMA. dan KAMSUL ABRAHA,"AnalisL\" Gejala Magnetoresistansi Lapisan TipisNi8Je 20 Hasil Deposisi Sputtering ", ProsidingPertemuan I/miah HFI XVII Cab. Jateng & DIY,

(1997)61.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-HallInc., New York, (1957).F AHRU NUR RASYID daD KAMSUL ABRAHA,"Pembuatan dan Karakterisasi Permalloy NiJe]O,\"ebagaiBahan Sensor Magnetoresistif", ProsidingPertemuan 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.andHOWARD, J.K., Science. 261 (1993) 1021.

[7]

l'