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

AGUIRRE MARIA DEL CARMEN; BERCOFF PAULA G; URRETA SILVIA E

Buenos Aires

Encuentro; XIX Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2019

Se estudian los efectos de la aplicación de un campo magnético durante el proceso de electrocristalización 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 (configuración denominada B0) y en presencia de un campo magnético de 100 mT (configuración B100), orientado perpendicularmente al plano del sustrato de cobre. Los mecanismos de nucleación y crecimiento de las láminas se determinan a partir de los transitorios de corriente-tiempo para cada pulso catódico y también considerando varios pulsos sucesivos, hasta llegar a un estado estacionario estable. Las películas de Co100-xFex producidas en condición B0 presentan nucleación 3D progresiva, y una primera etapa de crecimiento controlado por la difusión de iones en la solución. Cuando se consideran tiempos mayores, analizando varios pulsos consecutivos, se observa un mecanismo de nucleación mixto ‒instantáneo/progresivo 3DI/3DP‒ para el cual se propone un modelo adimensional que da cuenta adecuadamente de este fenómeno. Los transitorios de corriente en condición B100 muestran cambios en el mecanismo de nucleación de tipo 3DI/3DP en las aleaciones más ricas en Fe. Análisis por emisión de rayos X confirman que la relación Fe/Co en las láminas es muy cercana a la de la solución de alimentación. Las fases presentes y el tamaño de grano se determinan mediante difracción de rayos X. Dependiendo de la composición se obtiene una amplia variedad de nanoestructuras granulares, en algunos casos, columnares. Las láminas obtenidas son de espesores micrométricos, siendo las depositadas en condición B100 más delgadas que las sintetizadas sin campo. Se concluye que la presencia de un campo magnético no sólo retrasa el proceso de nucleación sino que modifica en gran medida la nanoestructura y la morfología de las láminas. Estudios por microscopía de barrido confirman estos cambios morfológicos en láminas con la misma composición. Este efecto de retardo de la nucleación y el crecimiento de los cristalitos se explica considerando las perturbaciones que introducen las microcorrientes convectivas en las vecindades de la interfaz lámina/solución.Las láminas tienen comportamiento ferromagnético blando, con coercitividades Hc algo mayores en láminas B100 (16 mT) que en las correspondientes a la condición B0 (4 mT). Los valores de Hc son ligeramente mayores cuando se miden perpendicularmente al plano de la lámina, indicando la existencia de un eje fácil efectivo fuera del plano. Esto se corrobora midiendo el comportamiento de la coercitividad en función del ángulo entre el campo magnético aplicado y el plano de la película. En síntesis, la aplicación de un campo magnético ortogonal a la superficie del sustrato modifica la escala de tamaños de la microestructura, la nanoestructura y la morfología de las láminas, haciéndolas más finas y rugosas que cuando se preparan en ausencia de campo externo.