Procesos de inamación en la nanoescala mediante microscopia de fuerzas magnéticas

Resumen

El objetivo de este trabajo ha sido la puesta a punto de un sistema de Microscopía de Fuerzas Magnéticas (MFM) operando bajo campos magnéticos variables de forma continua y controlada en dos direcciones, axial y en el plano. Se han alcanzado unos valores de campo de hasta 0.2 T consiguiendo a su vez un excelente estabilidad mecánica y térmica que nos ha permitido estudiar procesos de imanación en la nanoescala. Una vez puesto a punto el sistema se ha realizado una caracterización sistemática de las sondas o puntas del MFM. Se ha estudiado cuál es el comportamiento de las principales puntas comerciales bajo la presencia de campos magnéticos aplicados in situ empleando una muestra de referencia y diseñando dos métodos, uno a partir de imágenes magnéticas y otro a partir de los denominados modos 3D que nos van a permitir realizar ciclos de histéresis locales con el MFM. Así mismo, se ah puesto a punto un sistema de sputtering para la fabricación de recubirmientos magnéticos "a la carta" con diferentes propiedades. El siguiente bloque de la tesis ha sido el estudio de diferentes muestras con alto interés tecnológico, especialmente en el tema del almacenamiento de datos. Se han escogido en particular tres sistemas: láminas delgadas de FePt irradiadas, nanohilos de Ni y nanoestructuras de Ni con distintas geometrías. En primer lugar se han analizado los cambios inducidos en las propiedades magnéticas de láminas delgadas de FePt irradiadas de forma local a través de máscaras de tamaño variable con iones de alta energía. Se han variado los parámetros de la irraciación ( tipo de ión, tamaño y separación de las máscara y fluencia). Los resultados más significativos se han producido tras la irradiación con iones Cl, en los que por ejemplo, se ha estudiado como la coercitividad de las muestras decrece con la fluencia siguiendo una ley exponencial. Además se ha observado comos e han inducido direcciones de inversión de la imanación preferentes en las zonas no modificadas por efectos de interacción magnetostática y efectos de forma con las zonas irradiadas. El segundo sistema es un ejemplo de sistema 1D. se trata de nanohilos de Ni con diferentes diámetros. En este caso, el MFM ha sido una herramienta de gran utilidad para el análisis de los procesos de inversión de la imanación a escala local. Se han observado diferencias en función del diámetro de los hilos, se ha reconstruido el ciclo de histéresis a nivel local con el MFM y se ha estudiado la distribución de campos coercitivos que es uno de los problemas que actualmente presentan este tipo de sistmas para su empleo en grabación magnética. Por último se han estudiado muestras fabricadas por una combinación de litografía por haz de electrónes y deposición por sputtering con diferente geometría, cuadrada, circular y triangular. Se ha identificado en todos los casos un estado de vórtice definido por dos parámetros: dirección de giro de la parte externa, lo que se denomina quiralidad, que puede ser sentido horario o anti-horario y sentido de la imanación fuera de plano en el núcleo del mismo, la polaridad del core, hacia arriba o hacia abajo. Mediante la aplicación de campos tanto en el plano como fuera del plano se pueden controlar dichos parámetros del estado de vórtice. Los resultados experimentales se han comparado con simulaciones micromagnéticas.