Efecto del soporte en las propiedades estructurales y magnéticas de filmes delgados FeRh/MgO

JIMÉNEZ, M. J.; SCHVVAL, A. B.; CABEZA, G. F.

San Luis

Encuentro; VIII Encuentro de Física y Química de Superficie; 2018

Universidad Nacional de San Luis

La aleación FeRh es conocida por tener una transición de primer orden del estado antiferromagnético (AFM) al estado ferromagnético (FM) a medida que la temperatura crece alrededor de 50-60 K por encima de la temperatura ambiente1. Esta aleación es de interés tecnológico en la manufactura de nuevos dispositivos de almacenamiento magnético2.Experimentalmente los filmes de FeRh son depositados sobre substratos tales como MgO, Al2O3, zafiro o silicio. En la actualidad se ha observado que las películas de FeRh crecidas sobre el eje c del zafiro, presentan una temperatura de transición inferior a la de las crecidas sobre MgO puesto que la tensión en el plano favorece al estado FM respecto al AFM3. Otro importante resultado experimental es que la fase AFM se vuelve inestable a medida que crece el espesor del film4. Obviamente tanto el tipo de substrato como el espesor del filme son parámetros muy importantes a tener en cuenta.En este trabajo investigamos el efecto del soporte (MgO) en las propiedades estructurales y magnéticas de filmes delgados de FeRh empleando cálculos de estructura electrónica enmarcados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) usando el código VASP5. Ambos sistemas han sido modelados usando superceldas. En el caso de filmes aislados, el slab consiste de 5 monocapas (MC) de FeRh con cada monocapa constituída por átomos de Fe o Rh dependiendo de si la superficie termina en Fe o Rh. En el caso del filme soportado sobre MgO se consideró un substrato formado de 3 MC de MgO y el mismo número de capas de FeRh.El análisis de los resultados muestra que las superficies soportadas terminadas en Rh experimentan mayores relajaciones/contracciones que las terminadas en Fe. Comparando ambas terminaciones Fe y Rh para películas aisladas y soportadas, el sistema terminado en Fe es ligeramente más estable que el mismo terminado en Rh en todos los casos. Finalmente, se puede mencionar el efecto del soporte sobre el momento magnético (mm) de los átomos. En el caso de la superficie terminada en Rh, el momento magnético de todos los átomos de Rh disminuye a diferencia de los del Fe que aumentan. Por otro lado, cuando se consideran las superficies terminadas en Fe, todos los mm se incrementan a excepción de los átomos de Fe en contacto con el sustrato, observando un aumento en la magnetización promedio del MgO.