Efecto de un campo magnético sobre los mecanismos de electrocristalización y las propiedades magnéticas de láminas de Co-Fe

M. DEL C. AGUIRRE; S. E. URRETA; P. G. BERCOFF

Buenos Aires

Encuentro; NANO-2019 (XIX Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados); 2019

Se estudian los efectosde la aplicación de un campo magnético durante el proceso deelectrocristalización de láminas de Co-Fe, sobre sustratos de cobre.Se electrodepositan películas de composición Co100-xFex (x=0; 50; 30;20) con la técnica de pulso inverso, en ausencia de campo externo (configuracióndenominada B0) y en presencia de un campo magnético de 100 mT (configuraciónB100), orientado perpendicularmente al plano del sustrato de cobre. Losmecanismos de nucleación y crecimiento de las láminas se determinan a partir delos transitorios de corriente-tiempo para cada pulso catódico y también considerandovarios pulsos sucesivos, hasta llegar a un estado estacionario estable. Las películas de Co100-xFexproducidas en condición B0 presentan nucleación 3D progresiva,y una primera etapa de crecimiento controlado por la difusión de iones en lasolución. Cuando se consideran tiempos mayores, analizando varios pulsosconsecutivos, se observa un mecanismo de nucleación mixto ‒instantáneo/progresivo3DI/3DP‒ para el cual se propone un modelo adimensional que da cuenta adecuadamentede este fenómeno. Los transitorios de corriente en condición B100muestran cambios en el mecanismo de nucleación de tipo 3DI/3DP en lasaleaciones más ricas en Fe. Análisis por emisión de rayos X confirman que la relación Fe/Co en las láminas es muycercana a la de la solución de alimentación. Las fases presentes y el tamaño degrano se determinan mediante difracción de rayos X. Dependiendo de lacomposición se obtiene una amplia variedad denanoestructuras granulares, en algunos casos, columnares. Las láminas obtenidas son de espesores micrométricos, siendo lasdepositadas en condición B100 más delgadas que las sintetizadas sincampo. Se concluye que la presencia de un campo magnético no sólo retrasael proceso de nucleación sino que modifica en gran medida la nanoestructura yla morfología de las láminas. Estudios por microscopía de barrido confirman estoscambios morfológicos en láminas con la misma composición. Este efecto deretardo de la nucleación y el crecimiento de los cristalitos se explicaconsiderando las perturbaciones que introducen las microcorrientes convectivasen las vecindades de la interfaz lámina/solución.Las láminas tienen comportamientoferromagnético blando, con coercitividades Hc algo mayores en láminas B100(~16 mT) que en las correspondientes a lacondición B0 (~4 mT). Los valores de Hc son ligeramentemayores cuando se miden perpendicularmente al plano de la lámina, indicando laexistencia de un eje fácil efectivo fuera del plano. Esto se corrobora midiendoel comportamiento de la coercitividad en función del ángulo entre el campomagnético aplicado y el plano de la película. En síntesis, la aplicación de un campo magnéticoortogonal a la superficie del sustrato modifica la escala de tamaños de lamicroestructura, la nanoestructura y la morfología de las láminas, haciéndolas másfinas y rugosas que cuando se preparan en ausencia de campo externo.