Dependencia de la Estructura de Dominios Magnéticos con las Condiciones de Fabricación en Películas Delgadas de FePt

NADIA ÁLVAREZ; JAVIER GÓMEZ; SILVINA BENGIO; GUILLERMO ZAMPIERI; ALEJANDRO BUTERA

Villa Carlos Paz

Conferencia; 97a. Reunión Nacional de Fisica de la Asociación Física Argentina; 2012

los últimos años, especialmente en el área de almacenamiento de información. La faseordenada (llamada L10) posee propiedades interesantes, tales como una alta anisotropíamagnetocristalina (∼7 107 erg/cm3), un gran campo coercitivo y una alta magnetización desaturación (∼1130 emu/cm3).[1] En cambio, las películas de FePt fabricadas por métodos desputtering a temperatura ambiente se forman en una fase cristalina metaestable FCCmagnéticamente blanda (A1), presentando un espesor crítico por encima del cual laestructura de dominios magnéticos cambia de planar a un arreglo periódico de bandas otiras, conocidas como stripes, en las que existe una componente de la magnetización en ladirección normal al film[2], [3].Investigamos las estructuras y propiedades magnéticas de films delgados de FePtcrecidos por técnicas de sputtering. Las muestras fueron depositadas sobre un sustrato de Simonocristalino (100) naturalmente oxidado desde un blanco de aleación FePt con uncomposición atómica nominal de 50/50. Se fabricó una serie de 6 muestras de 100 nm deespesor variando la presión de Ar de 3 a 28 mTorr, con el objetivo de variar las tensionesresiduales en el film. Del análisis con sonda de electrones EDS, obtuvimos unacomposición de los films de Fe/Pt de 42/58.En estas condiciones de crecimiento se espera que las muestras presenten una fuertetextura en la dirección [111], la que induce una componente de anisotropía perpendicular alplano de origen magnetocristalino [4]. Esto fue comprobado con mediciones de difracciónde Rayos X. Todos los picos de los difractogramas pudieron ser indexados asumiendo quelas muestras se encuentran en la fase FCC desordenada (A1) y a partir de su análisispudimos concluir que mejora levemente la textura, quizás como consecuencia de un mayortamaño de grano, cuando elevamos la presión a 8 mTorr. Sin embargo, en las muestras conpresión mayor a 13 mTorr la textura disminuye visiblemente. Es importante notar quesumada a la contribución de la textura en la dirección del eje de anisotropía, tenemosefectos magnetostrictivos provenientes de tensiones residuales dentro del material.De las medidas de los lazos de histéresis con el campo externo en dirección paralela alplano de la película, pudimos ver que el film con 3 mTorr de presión presenta un campocoercitivo relativamente alto (~ 100 Oe) y una baja remanencia (mr/ms ~ 0.4), enconcordancia con una estructura de stripes. En cambio, ya en la película crecida a 8 mTorr,tenemos un alto factor de cuadratura y un campo coercitivo considerablemente máspequeño Hc ~ 30 Oe que se mantiene aproximadamente constante para las demás muestras.Este comportamiento resulta similar al de muestras crecidas en las mismas condiciones,pero con diferentes espesores. En estas películas por debajo de un cierto espesor crítico seproduce esta misma transición, en la cual deja de haber una componente de la anisotropíaperpendicular lo suficientemente importante como para inducir una componente de lamagnetización fuera del plano.[2] La desaparición de los stripes fue verificada por medio demediciones en un microscopio de fuerza magnética. Concluimos que la anisotropía2perpendicular K⊥ disminuye con la presión lo suficiente como para que ya no se formenstripes, lo que nos indicaría que la mayor contribución a la anisotropía es debida a lastensiones y que los efectos de la textura son menos significativos.De las medidas magnéticas también notamos que la magnetización de saturación decrecede forma constante a medida que aumentamos la presión, de un valor de ~ 830 emu/cm3para el film crecido a 3 mTorr a 300 emu/cm3 para el de 28 mTorr. Este decrecimientonotable es un indicio de que existe una posible oxidación dentro de la muestra. Estahipótesis fue comprobada por medio de medidas de XPS en la superficie y en el interior delas muestras crecidas a 3 y 23 mTorr. Observamos que superficialmente ambas seencuentran en el mismo estado, pero cuando realizamos 5 minutos de comido con iones deAr (equivalente a aproximadamente 5 nm de profundidad) encontramos que en el caso de lapelícula crecida a 23 mTorr la proporción de óxido de hierro crece significativamente.