Cambios en la anisotropía magnética inducidos por tensiones en FePt/BaTiO3

AUGUSTO ROMÁN; A. LÓPEZ PEDROSO; A. LO GIUDICE; L. CANTARUTTI; LUCAS NEÑER; M. H. AGUIRRE; A. BUTERA; JAVIER GÓMEZ; MARTÍN SIRENA; L. B. STEREN

Bariloche

Encuentro; XVII Encuentro Superficies y Materiales Nanoestructurados 2017; 2017

CNEA

El diseño y la fabricación de multiferroicos (MF) es uno de los desafíos principales de la spintrónica de óxidos hoy en día. El control de las propiedades magnéticas mediante campos eléctricos o de tensiones, basado en el acoplamiento magnetoeléctrico y magnetoelástico en la interfase entre capas ferromagnéticas (FM) y ferroeléctricas (FE), puede ser una herramienta importante para la fabricación de dispositivos de baja potencia [1]. En los últimos años se han desarrollado multiferroicos artificiales combinando materiales ferromagnéticos (generalmente óxidos o aleaciones de metales de transición) y ferroeléctricos. El sistema FePt/BaTiO3, entreellos, es particularmente prometedor. Cálculos de primeros principios afirman que deberían observarse cambios importantes en la anisotropía magnética del FePt al polarizar el BaTiO3, además del hecho que las propiedades magnéticas del FePt son particularmente sensibles a tensiones [2, 3].En este trabajo estudiamos bicapas de FePt/BaTiO3 (FePt/BTO) depositadas por sputtering sobre substratos de SrTiO3(STO). El espesor de la capa ferromagnética fue variado entre 20nm y 60nm, manteniendo el espesor del BTO fijo en 60nm. La calidad de los films, estructura y crecimiento, fue caracterizada por Difracción de Rayos X (DRX), Microscopía de transmisión electrónica (TEM) y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM). Las propiedades magnéticas se estudiaron por Microscopía de Fuerza Magnética (MFM) y magnetometría, siendo los resultadosexperimentales complementados con simulaciones de micromagnetismo. En los ciclos de histéresis del ferromagneto se puede observar la influencia del BTO sobre el magnetismo del FePt, tal como se aprecia en la grafica del campo coercitivo en función de temperatura (Fig. 1). Se observó también que las muestras con espesor mayor a un espesor crítico muestran dominios tipo stripe con magnetización fuera del plano de los films, al igual que en films de FePt sobre Si. Las imágenes de MFM fueron reproducidas por simulaciones utilizando los parámetros obtenidos en las mediciones de magnetometría (Fig. 2).En la presentación se discutirán los distintos resultados obtenidos en la investigación en el marco de mecanismos de acoplamiento magneto-elástico.Fig. 1: Hc vs. T de FePt(40nm)/BaTiO3(60nm). Las fases del BTO a diferentes temperaturas se indican como R (romboédrica), O (ortorrómbica) y T (tetragonal).Fig. 2: MFM images de FePt(40nm)/BaTiO3(60nm). (a) medida (b) simuladaReferencias:[1] C. A. Vaz, J. Phys.: Condens. Mat. 24 (2012) 333201.[2] M. Lee, H. Choi, Y. C. Chung, J. Appl. Phys. 113 (2013) 17C729.[3] N. R. Álvarez, J. E. Gómez, A.E. Moya Riffo, M.A. Vicente Álvarez, A. Butera, J. Appl. Phys. 119 (2016) 1.