Fabricación por fotolitografía y caracterización de microestructuras magnéticas de FePt y Permalloy

TOMÁS REY DEUTSCH; GABRIEL PACIARONI; AUGUSTO ROMÁN; AGOSTINA LO GIUDICE; LAURA STEREN

Congreso; 105a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2020

Materiales ferromagnéticos como el Hierro-Platino (FePt, F e50P t50) y el Permalloy (Py, N i80Fe20) son de interés debido a su potencial aplicación en dispositivos espintrónicos y magneto electrónicos [1, 2]. El estudio de cambios en sus propiedades magnéticas ante variaciones de su estructura puede ser relevante para mejorar la eficiencia en el almacenamiento de datos, miniaturización de sensores y grabación magnética. Películas delgadas de estas aleaciones que superen un espesor critico (dc) poseen una estructura de dominios magnéticos tipo cintas [3], talque la magnetización adquiere una componente fuera del plano, mientras que por debajo de este dc, la misma se mantiene dentro del plano. En este trabajo se detalla la fabricación de muestras de FePt y Py consistentes en arreglos de discos de 3µm de diámetro sobre sustratos de silicio, mediante litografía ´óptica por lift off y deposito por sputtering, con el objetivo de estudiar efectos de confinamiento lateral en las propiedades magnéticas de estas aleaciones. Al hallarse cerca del limite de resolución de la fotolitografía, se debieron optimizar los parámetros de este proceso. Los espesores crecidos de FePt se hallan tanto por debajo como por encima del crítico (dc_FePt = 30nm, [4]) mientras que los de Py son menores al críıtico (dc_Py =300 nm, [2]). Se fabricaron films junto con los discos para usar como referencia, que fueron caracterizados mediante perfilometría óptica y reflectometría de rayos X. Se estudio la microestructura y la estructura de dominios magnéticos en discos individuales mediante microscopia de fuerza atómica (AFM) y microscopia de fuerza magnética (MFM). Curvas de histéresis de las muestras fueron medidas con magnetómetro de muestra vibrante (VSM) y magnetómetro SQUID para analizar la magnetizacióndel arreglo de discos. Con el fin de profundizar el análisis del efecto de la forma y la anisotropía en el magnetismo se realizaron simulaciones micro magnéticas mediante el software Mumax3[5]. Se simularon los ciclos de histéresis y la configuración de dominios variando el radio de los discos y la constante de anisotropía magnética (K).[1] J. Appl. Phys. 85, 4301 (1999)[2] Phys. Rev. B 94, 094406 (2016)[3] J. Phys. Soc. Jpn. 19, 1116 (1964)[4] Rev. Inv. F´ıs. UNMSM Vol. 12 N◦ 2 (2009) 22-29[5] AIP Advances 4, 107133 (2014); https://doi.org/10.1063/1.4899186