Influencia de la presión de argón en propiedades magnéticas y estructurales de películas delgadas de Fe1-xGax.

ÁLVARO MOYA RIFFO; LUIS MIGUEL RODRÍGUEZ; MILANO, J.; GERARDO RAMÍREZ; JAVIER GÓMEZ; DANIEL FREGENAL; FLORENCIA MALAMUD; DAFNE GOIJMAN; A. BUTERA

Buenos Aires

Encuentro; XIX Encuentro Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2019

CNEA

Los sistemas magnetostrictivos son de interés actual en la industria electrónica para su uso en sistemas micro y nanoelectromecánicos (MEMS y NEMS) y en particular para dispositivos magnetoestrictivos integrados (MagMEMS) [1,2]. Los dispositivos magnetostrictivos integrados requieren una película delgada de material magnetoelástico con alta constante de magnetoestricción y bajo campo de saturación. Un material muy prometedor es la aleación hierro-galio Fe 1-x Ga x (Galfenol) debido a su alta magnetostricción (400ppm), gran ductilidad, alta temperatura de Curie, bajo campo de saturación, baja coercitividad y modesto costo en relación a aleaciones magnetostrictivas en base a tierras raras como terfenol-D (Tb x Dy 1-x Fe 2 ) [3].Los mecanismos de crecimiento y las propiedades de las aleaciones de Fe-Ga en películas delgadas dependen fuertemente de las condiciones de depósito, tales como presión de argón, temperatura, distancia blanco-sustrato, potencia de bombardeo. Varios autores han reportadodiferentes zonas de estructuras en las películas [4,5]. A baja temperatura y alta presión se tiene una estructura columnar de baja densidad llamada zona I. La baja densidad de esta zona genera vacíos que tienen a traducirse en una muestra traccionada. Al aumentar la temperatura o disminuir la presión se produce una zona más densa, con menos vacíos que favorece la formación de muestras con tensiones de compresión, que se denomina zona II.Las tensiones inducidas en las muestras durante el proceso de depósito afectan en gran manera sus propiedades microestructurales, cristalográficas y en consecuencia su comportamiento magnético.Por ello, el poder controlar la respuesta magnética a través de parámetros de depósito como la presión de argón nos da un nuevo grado de libertad pensando en futuras aplicaciones en dispositivos electrónicos.En este trabajo se fabricaron películas delgadas de Fe 1-x Ga x de 200nm sobre sustratos deSi(100) mediante la técnica de pulverización catódica, variando la presión de argón en el proceso de depósito (3-7mtorr). Se estudió la influencia de la presión de argón en el comportamiento magnético de los films correlacionándolo con estudios de tensiones residuales y textura cristalográfica inducidos durante el crecimiento. Para ello se estudiaron las muestras mediante distintas técnicas para obtener una determinación de concentración (EDS, RBS), estructura (XRD, SEM, AFM), textura cristalográfica y tensiones residuales, además de mediciones magnéticas (VSM, SQUID, FMR, MFM). Se observa un sistemático aumento en la anisotropía perpendicular a medida que se aumenta la presión de argón que puede ser bien explicado con una competencia entre las tensiones de la muestra y las componentes de textura.