Estudio experimental del comportamiento magnético de multicapas Cr/Gd/Cr no homogéneas

Abstract

En este trabajo, estudiamos el comportamiento magnético a baja temperatura y cerca de la temperatura critica, TC (que se encuentra muy próxima a la temperatura ambiente) de muestras de Cromo - Gadolinio - Cromo (Cr/Gd/Cr) no homogéneas, usando medidas de magnetización DC. Las muestras se prepararon en forma de multicapas Cr(50nm)/Gd(100nm)/Cr(50nm) sobre sustratos monocristalinos de Si(110) por medio de la técnica pulverización catódica asistida. Posteriormente, las muestras fueron sometidas a un tratamiento térmico (recocido) a diferentes temperaturas (TAN), TAN = 200, 400, y 500°C, durante 10 minutos, para controlar su in-homogeneidad, y la magnetización de las muestras se midió por medio de un magnetómetro de muestra vibrante (VSM) usando los procesos enfriamiento a campo cero (ZFC) y enfriamiento con campo (FC), los cuales se realizaron para diferentes valores de campo. Encontrando que el comportamiento magnético de las muestras es compatible con un estado ferromagnético, que experimenta una transición de fase ferro–paramagnética (F-P) alrededor de la temperatura crítica, TC, la cual es muy próxima a la temperatura ambiente. Sin embargo, para temperaturas por debajo de TC, observamos diferencias entre la magnetización medida durante el enfriamiento a campo cero (MZFC) y el enfriamiento con campo (MFC). La MFC disminuye con el incremento de la temperatura, mientras que la MZFC aumenta con el incremento de la temperatura y, además de la transición de fase FP a TC, exhibe un pequeño pico en una determinada temperatura TGTC. Encontramos también, que la MZFC es dependiente del tiempo a campo bajo e irreversible por debajo de la temperatura de irreversibilidad, Ti(H). Determinamos y analizamos también diferentes parámetros claves del comportamiento magnético de las muestras a través de los ciclos de histéresis, tales como, campo coercitivo, campo de cierre y magnetización de saturación (Texto tomado de la fuente)

In this work, the low-temperature phase and critical behavior at high temperature of inhomogeneous chromium – gadolinium-chromium samples were investigated using DC magnetization measurements. The samples were prepared as Cr(50nm)/Gd(100nm)/Cr(50nm) multilayers grown onto Si(110) single crystal substrates by means of sputter deposition. The samples in-homogeneity was controlled by annealing at different temperatures TAN=200, 400, and 500°C during 10 minutes and their magnetization of the samples by a vibrating sample magnetometer (VSM)was measured using zero field cooling (ZFC) and field cooling (FC) procedures at several applied fields. Approximately room temperature, the magnetic behavior of the samples is compatible with a ferromagnetic ground state, which undergoes a rounded ferromagnetic (F)-paramagnetic (P) phase transition at a critical temperature, TC. At temperatures below TC, however, differences between the magnetization measured in the zero field cooling (MZFC) and field cooling (MFC) procedures are observed. MFC decreases with increasing temperature. MZFC increases with increasing temperature and, in addition to the F-P phase transition at TC, shows a peak at a certain temperature TGTC. It was also found that MZFC is time dependent at low field and irreversible below an irreversible temperature Ti(H). We determine and analyze different key parameters of the magnetic behavior of the samples through the cycles of hysteresis, coercive field, field of closure, and saturation magnetization