Texturas magnéticas confinadas en multicapas y nanoestructuras

Resumen

En esta tesis de carácter netamente experimental se estudia la presencia de texturas magnéticas confinadas en la nanoescala, así como sus propiedades físicas. Se ha analizado la configuración de la imanación a nivel submicrométrico en dos tipos de sistemas: multicapas de aleaciones de tierra rara – metal de transición, y nanoestructuras magnéticas con geometrías específicas. Para ello, el principal método utilizado ha sido la microscopía de transmisión de rayos X mediante radiación sincrotrón, junto con la tomografía magnética vectorial, que permite la reconstrucción de la imanación tridimensionalmente a partir de conjuntos de imágenes de la muestra obtenidos con la microscopía de transmisión. Las propiedades magnéticas de las aleaciones de tierra rara – metal de transición se basan en la competición de interacciones creada por la presencia de estos dos elementos y el acoplamiento resultante entre ellos, lo que se traduce en la aparición de comportamientos singulares, entre los que destaca la existencia de una anisotropía magnética perpendicular en el material. El balance energético que da la configuración de la imanación es por tanto debido a la competición entre las distintas interacciones, como el canje, la anisotropía o la magnetostática; y en multicapas da lugar a una gran variedad de configuraciones y texturas magnéticas confinadas en la nanoescala. De este modo, en esta tesis se han fabricado y caracterizado tricapas de GdCo/NdCo/GdCo’ con el fin de analizar cuándo dichas texturas pueden estar presentes de forma controlada y qué características físicas tienen en función de las concentraciones de gadolinio y de cobalto. En concreto, tras reconstruir la imanación de este sistema, se encuentra un comportamiento de la imanación bastante peculiar, pudiendo detectarse la presencia de texturas magnéticas tipo punto de Bloch, determinándose cómo son sus características en función de su posición en la muestra respecto a las intercaras que la forman. Por su parte, los materiales nanoestructurados, obtenidos por medio de litografía electrónica, han sido también utilizados en esta tesis para estudiar las singularidades magnéticas que surgen debido a la anisotropía de forma en un material magnéticamente blando como es el permalloy. En este caso, el comportamiento magnético del material ha sido estudiado mediante microscopía de transmisión de rayos X, acompañada por la microscopía de fuerza magnética y con el apoyo de simulaciones micromagnéticas para confirmar los resultados obtenidos; ello ha facilitado una mayor comprensión de los fenómenos magnéticos existentes en este tipo de sistemas, y ha permitido detectar la presencia de puntos de Bloch y entender en profundidad sus características cuando aparecen agrupados, para lo que el empleo de un concepto novedoso como es el del campo magnético emergente ha resultado crucial.