Estructuras de dominios y transiciones de fase en películas ferromagnéticas bicapa, acopladas ferromagnéticamente

P. S. PAGLIARO; G. P. SARACCO; M. A. BAB

Congreso; XVIII Taller Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada; 2021

Es este trabajo seestudiaron los estados de equilibrio de películas ferromagnéticas bicapa,caracterizadas por una fuerte anisotropía perpendicular a su plano, cuyas capasestán acopladas ferromagnéticamente. La fuerte anisotropía fue modeladamediante espines de Ising y el correspondiente Hamiltoniano incluye tanto lostérminos de interacción entre espines primeros vecinos pertenecientes a unamisma capa o entre capas, como interacciones dipolares entre espines de unamisma capa. Debido al carácter bidimensional del sistema, se considero que elcampo disperso es nulo por lo cual no se incluyó el término de interaccióndipolar entre capas. El caso de películas monocapa ha sido ampliamenteestudiado, el sistema presenta frustración debido a la competencia entre lasinteracciones de corte alcance y dipolares, lo que lleva a   estructuras de dominios, a campo externo nulo,caracterizadas por magnetización nula. Dichas estructuras incluyen fases debandas de espines de ancho h con orientación opuesta a bajas temperaturas, lascuales presentan una transición con la temperatura perdiendo el ordenorientacional, a la fase llamada tetragonal líquida (TL), o a través de una faseintermedia que mantiene el orden orientacional, pero pierde el ordenposicional, llamada nemática (NM). En este trabajo los estados de equilibrio acada temperatura de la película bicapa se obtuvieron usando simulaciones MonteCarlo para distintos valores de las constantes de intercambio (J1 yJ2) y dipolares (J1 y J2). Se implemento elalgoritmo metrópolis con condiciones de contorno periódicas, donde el carácterde largo alcance de la interacción dipolar se consideró mediante sumas deréplicas del sistema aplicando el criterio de Ewald. Se consideraron valores dela relación entre las constantes de intercambio entre espines de una misma capay dipolar (di=Ji/gi), tales que elestado fundamental corresponda a bandas de ancho h=1 (d=1) y h=2 (d=2), mientras que la constante de acoplamiento (J3) tomovalores J3≤(J1+J2). Las configuracionesobtenidas guardan una estrecha relación con aquellas observadas en las películasmonocapa y son indicativas de que las mismas se acoplan fuertemente. En efecto,a bajas temperaturas se presentan dominios tipo bandas alternadas, cuyo anchose corresponde con el estado fundamental de la capa de mayor constante deintercambio superpuestas ferromagneticamente. A temperaturas altas, las bandasse desordenan presentando una transición a la fase TL. Las temperaturas detransición y el carácter de las transiciones se estudiaron mediante el análisisde la evolución dinámica en el régimen de tiempos cortos. Los resultados serándiscutidos en términos de su relación con los reportados en las películasmonocapa.