Experimental study of angular-dependent magnetic properties of nanostructures influence of magnetic anisotropy

Resumen

El vertiginoso avance en el campo del nanomagnetismo, esta motivado, primeramente, por la cantidad de áreas donde se encuentran aplicaciones con un enorme impacto social, la grabación magnética, los sensores y actuadores, la espintrónica o aplicacioes médicas como los sensores nanobiomagnéticos. Como resultado, la innovación y tecnología transferida a la tecnología magnética ha sido continua en las últimas décadas. En la práctica, los actuales y futuros dispositivos basados en nanoestructuras magnéticas son el resultados de una complicada nano-ingeniería, principalmente diseñando sistemas artificiales, intercaras y efectos debido a baja dimensionalidad. El total entendimiento de estos complicados materiales requiere, investigar el estado magnético de las nanoestructuras con diferentes técnicas experimentales donde se combinen diferentes habilidades para extraer los parámetros que definen las propiedades del sistema. La anisotropía magnética es la propiedad más importante de los materiales magnéticos, tanto des del punto de vista tecnológico como fundamental. Ésta determina la orinetación de los ejes fáciles y difíciles de imanación, así como el comportamiento de la inversión de la imanación, y controlar importantes parámetros, tales como los campos de inversión, la imanación remanente (es decir, la imanación a campo magnético cero) y la estabilidad magnética. Así pues, es decisivo para la tecnología basada en el magnetismo y sus aplicaciones. En esta tesis se presenta un estudio sistemático de la dependencia angular de las propiedades magnéticas de nanoestructuras modelo así como más complejas con una anisotropía bien definida (diseñada a voluntad). Con esta intención, se han desarrollado en paralelo dos técnicas experimentales, con las que se han identificado los procesos de inversión de la imanació, la estabilidad magnética y los campos de inversión, así como los parámetros claves que los determinan. La nanoestrucutras magnéticas se han clasificado según la simetría de su anisotropía, incluyendo anisotropía uniaxial (simetría de orden dos), biaxial (orden cuatro) y unidireccional (orden uno), así III como su combinación, incluyendo la combinación de anisotropias colineales y nocolineales. El estudio experimental presentado en esta tesis demuestra la versatibilidad de las propiedades magnéticas a escala nanométrica. Factores como las condiciones de deposición (oblicua vs. incidencia normal), estructura del substrato (policristalina vs. monocristal), superficies artificiales (incluyendo sistemas con anisotropía en el plano, perpendicular y de polarización de canje (bicapas FM/AFM)) o la historia magnética (procedimientos de enfriamiento bajo campo) muestran un drástico efecto sobre la simetría de la anisotropía efectiva en láminas delgadas FM (Co, FeNi y Fe) y como consecuencia, sus propiedades magnéticas incluyendo, los procesos de inversión de la imanación, la estabilidad magnética y los campos de inversión. Este hecho enfatiza la necesidad de controlar estos factores así como la posibilidad de diseñar a voluntad la estructura, morfología y las propiedades magnéticas de las nanoestructuras. Los resultados revelan una nueva perspectiva, a nivel fundamental, de la propiedades magnéticas de las nanoestructuras especialmente en los sistemas que presentan polarización de canje. Este conocimiento, sin duda, abre la posibilidad de nuevas avenidas para el desarrollo de futuros dispositivos magnéticos.