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Título : Caracterización de las propiedades magnéticas de películas delgadas de Fe1-xGax crecidas epitaxialmente sobre ZnSe/GaAs (001)
Autor : Niebieskikwiat, Darío (dir)
López Duque, Pablo Andrés
Descriptores / Subjects : Electromagnetismo
Propiedades Magnéticas
Películas
Fecha de Publicación : may-2015
Ciudad: Editorial : Quito: USFQ, 2015
Cita Sugerida : Tesis (Licenciado en Física), Universidad San Francisco de Quito, Colegio de Ciencias e Ingeniería; Quito, Ecuador, 2015.
Resumen / Abstract: En este trabajo se investiga la relación entre las anisotropías magnéticas, la concentración de Ga y las propiedades magnéticas de películas delgadas de Fe1xGax (galfenol), crecidas epitaxialmente sobre un sustrato de ZnSe/GaAs(001). Se analizaron concentraciones desde x = 0 a 0:29 y espesores entre 55 nm y 72 nm. Además, se calculó el volumen de activación (o reversión) magnética. En primer lugar, se usó un V SM para extraer propiedades magnéticas, como magnetización de saturación (Msat), magnetización remanente (Mrem) y campos coercitivo (HC) y de saturación (Hsat), que permiten analizar la correlación entre x y las anisotropías. Para concentraciones de x = 0:18 y 0:20, se observó una región lineal en las curvas M H, que va desde la remanencia hasta campos cerca de la saturación y se correlaciona con los máximos en Hsat y HC y el mínimo en Mrem. Esto se debe a la presencia de una anisotropía fuera del plano Kn, que ya ha sido observada en otros materiales en películas delgadas y es un indicador de la existencia de dominios magnéticos en forma de tiras. Posteriormente, mediante MFM, se tomaron imágenes en remanencia (después de saturar la muestra) de la estructura de dominios para investigar su relación con las propiedades magnéticas medidas. Se encontró que efectivamente las muestras que presentan la región lineal tienen dominios en forma de tiras, lo que también es consistente con Kn. La magnetización tiene una componente in-plane, en dirección del campo externo, y una componente en la dirección perpendicular a la muestra (z), que varía alternadamente en z y z. Además, en las mismas muestras cuando se aplica el campo magnético fuera del plano, se observan dominios en forma de burbujas, ya que en este caso no existe una dirección preferencial en el plano. Luego, usando el protocolo DCD para medir la remanencia (MDCD) luego de haber aplicado un campo magnético (HDCD) se calculó la susceptibilidad magnética irreversible (irr). irr depende de los cambios en la magnetización debidos a procesos irreversibles relacionados a la inversión de M (cuyo proceso depende fuertemente de las anisotropías magnéticas). Además, se midió la relajación magnética y así se obtuvo la viscosidad magnética (S), cuyo máximo es cercano a HC; lo que es esperado, dado que cerca de HC ocurren los cambios más importantes en la magnetización. Finalmente, se calcularon los volúmenes de activación, cuyo orden de magnitud varía entre 105 nm3 para el Fe puro y 104 nm3 para x = 0:29, con un mínimo en x = 0:18. Esto también es consistente con la presencia de Kn en las muestras con x = 0:18 y 0:20, ya que la energía de anisotropía aumenta con el volumen y por ende, estas muestras presentan volúmenes de activación muy pequeños.
Descripción : In this work, the correlation between magnetic anisotropies, Ga concentration and magnetic properties was investigated in Fe1xGax thin _lms, grown on a ZnSe/GaAs(001) substrate. The range of analyzed concentrations varies from x = 0 up to 0:29, and thicknesses go from 55nm to 72 nm. Besides, magnetic activation reversal volumes were calculated. Firstly, using a VSM magnetic properties, such as saturation magnetization (Msat), remanence magnetization (Mrem), coercive field (HC) and saturation field (Hsat), were measured in order to analyze the correlation between x and anisotropies. For x = 0:18 and x = 0:20, a region of linear dependence on the MH curves was observed, from remanence up to almost saturation, which is correlated with the maxima in HC and Hsat and the minimum in Mrem. This linear dependence appears as a result of an out of plane anisotropy (Kn), which has been already observed in thin films of other materials, and constitutes an indicator of a striped pattern magnetic domain formation. Afterwards, using a MFM, the magnetic domain structure was imaged in remanence (after saturating the sample) to investigate the correlation between this structure and the magnetic properties measured previously. It was found, indeed, that the same samples exhibiting the M vs H linear dependence have a striped magnetic domain structure; which is again consistent with Kn. The magnetization has both an in-plane component, that points in the direction of applied field, and an out-of-plane component (z axis), which points alternately in z and z. Moreover, when the field applied for saturating the sample is in the out of plane direction, a bubble pattern is observed for the same samples because, in this case there is no special direction in the plane of the sample. Then, using a protocol known as DCD (plot), the remanence magnetization (MDCD) after applying a magnetic field (HDCD) was obtained, in order to calculate the irreversible magnetic susceptibility (irr). irr is related to the changes in magnetization due to irreversible processes associated with the inversion of M, which process is strongly associated to magnetic anisotropies. In addition, magnetic relaxation was measured for each sample and thus, magnetic viscosity (S) was obtained. It was found that the maximum S appears near HC, which is expected as the most important changes in magnetization occur in the vicinity of HC. Finally, with all measured values, activation volumes were calculated; the order of magnitude obtained varies from _ 105 nm3 for pure Fe to 104 nm3 for x = 0:29, with the minimum at x = 0:18. Again, this is consistent with the presence Kn for the samples with x = 0:18 and 0:20, as anisotropy energy increases with volume, which energetically favors small activation volumes.
URI : http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/4249
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