Histéresis magnética en nanohilos de Fe-Rh

J. RIVA; M.S. VIQUEIRA; G. POZO LÓPEZ; A.M. CONDÓ; M. DEL C. AGUIRRE; L.M. FABIETTI; S.E. URRETA

Córdoba

Congreso; III Reunión NanoCórdoba 2014; 2014

Los materiales magnéticos nanoestructurados muestran propiedades que muchas veces son extraordinariamente diferentes a las de los sistemas magnéticos convencionales, como por ejemplo la magnetorresistencia gigante y el superparamagnetismo. Las aleaciones de FeRh en particular, despiertan una gran curiosidad debido a que muestran varios fenómenos de interés básico y aplicado. Presentan una transición de fase de primer orden, de ferromagnética a antiferromagnética, a 350K aproximadamente, para la composición casi equiatómica, con una estructura del tipo CsCl. La competencia entre las dos fases magnéticas de FeRh tiene un gran potencial en la espintrónica y la grabación magnética asistida por calor [1,2]. Presentan además efectos elasto-calórico y magneto-calórico gigantes [3], llegan a mostrar una magnetoresistencia de 85% a temperatura ambiente [4], y poseen propiedades mecánicas, de transporte de carga y catalíticas de impacto tecnológico. Se han logrado obtener nanoestructuras de FeRh por diferentes técnicas, sin embargo, no se encuentran antecedentes de la producción y caracterización morfológica y magnética de nanohilos de esta aleación en templates ordenados. Por lo tanto, la motivación de este trabajo es obtener nanohilos de Fe, Rh y FexRh1-x mediante electrodeposición sobre arreglos hexagonales de poros de alúmina (hard templates), y estudiar el efecto de la composición en las propiedades de histéresis magnética y en la morfología y constitución de los mismos. Se presentan los resultados obtenidos relativos a la fabricación de nanohilos de Fe y de la aleación FexRh100-x mediante técnicas de electrodeposición AC sobre arreglos hexagonales de poros de alúmina. Dichos templates de alúmina se obtienen mediante un proceso de anodizado en dos pasos, a partir de una lámina de aluminio de pureza 99.995%. Los nanohilos se obtienen mediante un proceso de electrodeposición AC, con valores de potencial aplicado entre 15 y 20 voltios, y frecuencia variable entre 60 y 100 Hz. Se obtuvieron nanohilos de 20 nm de diámetro y aproximadamente 1 μm de largo, de distintas composiciones. Las fases presentes y cristalografía de los nanohilos sintetizados, fueron determinadas por difracción de rayos X; su morfología y composición mediante técnicas de microscopía electrónica de barrido, de transmisión y espectros EDS. Los difractogramas indican que los hilos de composición nominal Fe50Rh50 presentan dos fases; se observan por TEM granos de gran tamaño (100-200 nm) de una fase bcc rica en Fe y otros granos más pequeños, menores a 20 nm y con estructura fcc, ricos en Rh. Los nanohilos ricos en hierro, Fe90Rh10, presentan un gran tamaño de grano, similares a los de Fe puro, y los ricos en Rh, como Fe25Rh75, presentan granos muy pequeños, por lo que se concluye que la presencia de rodio refina el tamaño de grano del Fe. Todos los arreglos de nanohilos presentan comportamiento ferromagnético, incluso los muy ricos en Rh que presentan una fase del tipo gama-(Fe,Rh) (fcc) que normalmente es paramagnética. Con el fin de caracterizar las propiedades magnéticas, se midieron los lazos de histéresis a diferentes temperaturas en un magnetómetro de muestra vibrante VSM Lakeshore 7300 y en un magnetómetro SQUID, MPMSQuantum Design. Se observa una marcada anisotropía de forma en las muestras, que disminuye a medida que aumenta la concentración de Rh, al igual que la coercitividad del ensamble; los valores de campo coercitivo se incrementan levemente a medida que la temperatura baja desde 300K hasta 5K. Referencias [1] J.-U. Thiele, S. Maat, and E. E. Fullerton, Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 2859. [2] Z. Jia, N. Seetala, and R. Misra, Physica (Amsterdam) 405 (2010) 2189. [3] Manekar, S. B. Roy, J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2008) 192004. [4] J. van Driel1, R. Coehoorn, G.J. Strijkers, E. Br¨uck, F. R. de Boer, J. Appl. Phys. 85 (1999) 1026.