Tesis
CRECIMIENTO CRISTALINO Y CARACTERIZACIÓN MAGNETO-ESTRUCTURAL DE PELÍCULAS DELGADAS DE Mn5Ge3 SOBRE Ge (001)
Autor
ADRIANA ALVIDREZ LECHUGA
Institución
Resumen
El Mn5Ge3 es un compuesto con estructura cristalina hexagonal y ferromagnético con una
temperatura de Curie de 294 K. La facilidad de crecerlo de manera epitaxial sobre Ge(111)
lo convierten en un candidato ideal para efectuar de manera eficiente la inyección de espín
en un semiconductor, lo cual es pieza clave para la elaboración de dispositivos
espintrónicos, como los transistores SPIN-FET. En el presente trabajo se muestra la
metodología de síntesis y la caracterización estructural y magnética del compuesto Mn5Ge3
crecido en forma de películas delgadas sobre sustratos de Ge(001) utilizando la técnica de
sputtering. El reto a superar es la discrepancia entre la superficie con simetría cuadrada del
sustrato Ge(001) y la estructura hexagonal del compuesto. El depósito del material se llevó
a cabo mediante co-depósito de Mn y Ge a potencias adecuadas para obtener la
estequiometría deseada en un rango de temperatura entre 380 - 460 °C. La técnica de
microscopia electrónica permitió la obtención de imágenes en alta resolución (HRTEM) y
patrones de difracción (SAED) que fueron de utilidad para determinar que el Mn5Ge3 crece
sobre el Ge(001) en tres relaciones epitaxiales: Mn5Ge3 (5-54) [2-25] // Ge (001) [110],
Mn5Ge3 (12-2) [2-10] // Ge (001) [-110] y Mn5Ge3 (001) [100] // Ge (001) [110]; las imágenes
en alta resolución revelaron una interface relativamente abrupta entre la película y el
sustrato permitiendo un crecimiento cristalino de calidad; sin embargo no se observaron
dislocaciones. El material es sometido a esfuerzos de compresión y de tensión para poder
adaptarse a la simetría del sustrato. Suponemos que las diferentes orientaciones de los
granos de Mn5Ge3 es un mecanismo para liberar las tensiones inducidas por el sustrato.
La caracterización magnética de las muestras consiste en lazos M(H) a temperatura
ambiente con el campo aplicado paralelo y perpendicular a la superficie, con una
magnetización de 40 emu/cm3
lo que corresponde a un momento magnético de 0.19 µB/at
de Mn a 300 K. Los lazos anhisteréticos muestran que el eje de fácil magnetización se
encuentra fuera del plano. Además cualquier variación en la composición de las películas
produce una reducción en la temperatura de Curie.