Caracterización de las propiedades magnéticas de películas delgadas de Fe1-xGax crecidas epitaxialmente sobre ZnSe/GaAs (001)

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.