Dinámica y morfología de paredes de dominios magnéticos en láminas delgadas desde la perspectiva de la física estadística
El estudio de paredes de dominios magnéticos (PDM) en láminas delgadas es de gran interés para la comprensión de los mecanismos de inversión de la magnetización y para el desarrollo de dispositivos de electrónica de spin. Dado que las PDM tienen una energía asociada y se encuentran en materiales con...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2021
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1046/1/1Albornoz.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | El estudio de paredes de dominios magnéticos (PDM) en láminas delgadas es de gran interés para la comprensión de los mecanismos de inversión de la magnetización y para el desarrollo de dispositivos de electrónica de spin. Dado que las PDM tienen una energía asociada y se encuentran en materiales con inhomogeneidades intrínsecas, pueden ser estudiadas en el marco de la teoría de interfases elásticas en medios desordenados. En esta tesis, investigamos la dinámica y la morfología de PDM en láminas delgadas con anisotropía magnética perpendicular desde dicho enfoque. La técnica experimental principal que utilizamos es la microscopía magneto-óptica por efecto Kerr polar (PMOKE), que permite la observación directa de las PDM. Las muestras estudiadas son una lámina ferrimagnética de GdFeCo de 10 nm de espesor, y una bicapa ferromagnética de (Ga,Mn)(As,P)/(Ga,Mn)As de 4 nm de espesor.
En la muestra de GdFeCo, estudiamos la dinámica de PDM impulsadas por campo magnético en un rango amplio de temperaturas, entre 10K y 353K, en los regímenes de creep (reptación) y depinning (desanclaje). Encontramos que el campo de depinning H_d
diverge en la temperatura de compensación magnética T_M, y que la barrera de energía de anclaje característica k_BT_d crece al bajar la temperatura T. Esto último resulta en efectos térmicos excepcionalmente débiles por debajo de ∽ 100K, y permite la observación directa de la transición de depinning a bajas temperaturas y la determinación de exponentes críticos asociados. Determinamos independientemente los valores del exponente β del parámetro de orden y del exponente ᵛ_dep de la longitud de correlación, obteniendo β = 0.30 ± 0.03 y ᵛdep = 1.3 ± 0.3. Ambos valores son consistentes sólo con la clase de universalidad de quenched Edwards-Wilkinson (qEW).
Por otro lado, estudiamos las propiedades estadísticas de la morfología de PDM en la muestra de GdFeCo. Para diferentes temperaturas y campos aplicados, obtuvimos valiores representativos del exponente de rugosidad ζ y de la amplitud de la rugosidad B_0. Encontramos que los valores de ζ obtenidos no pueden ser identificados directamente con ninguno de los exponentes teóricamente predichos, ζ_eq, ζ_dep y ζ_th. Para explicar esta discordancia, proponemos una interpretación cuantitativa basada en estudios teóricos previos. Consideramos que los exponentes predichos dominan la rugosidad de PDM a distintas escalas de longitud separadas por dos longitudes características: la longitud de correlación ℓ_opt asociada a saltos sobre barreras de energía características, y la longitud de correlación ℓ_av asociada al tamaño característico de las avalanchas en la transición de depinning. En base a estas ideas, interpretamos los exponentes ζ medidos como valores efectivos y cuantificamos experimentalmente por primera vez la longitud de correlación ℓav para distintos campos y temperaturas. Asimismo, encontramos que ℓ_av es finita incluso para H < H_d, de acuerdo con ideas teóricas previas para temperaturas finitas.
En la muestra de (Ga,Mn)(As,P)/(Ga,Mn)As, estudiamos la dinámica de PDM impulsadas tanto por campo como por corriente. Para comparar la magnitud de estas dos fuerzas de empuje, analizamos las condiciones tales que, al empujar en direcciones opuestas, ambas fuerzas están balanceadas. Mostramos que existe un factor de proporcionalidad constante ∈ = (1.3±0.2)mT/(GA/m"2) en un amplio rango de temperaturas cercano al punto de Curie de la muestra. Encontramos que este mismo factor describe satisfactoriamente la dinámica de PDM en el régimen de creep cerca de la transición de depinning cuando ambos estímulos
son aplicados tanto separada como simultaneamente. Esto sugiere que la fuerza efectiva que actúa sobre las PDM puede ser descrita como una suma de las fuerzas debidas al campo y a la corriente, es decir ƒ∼ μ_0H +∈J. Sin embargo, esta relación no se mantiene a velocidades relativamente bajas, lo cual puede ser asociado a la naturaleza anisotrópica de la fuerza inducida por corriente. Los resultados presentados en esta tesis amplían nuestro conocimiento sobre la naturaleza universal de las PDM y sobre las propiedades efectivas de las fuerzas de empuje.
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