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TRANSICIÓN ANTIFERRO- A FERROMAGNÉTICA PARCIAL DE ÁTOMOS DE Mn EN PELÍCULAS DELGADAS DE Mn3Ga MEDIANTE DOPAJE CON CARBONO
Autor
ROCIO MARGARITA GUTIERREZ PEREZ
Institución
Resumen
En este trabajo de tesis se sintetizaron películas delgadas policristalinas y
epitaxiadas de ꚍ-Mn3Ga por rf- magnetrón sputtering. Las películas policristalinas
se crecieron con y sin dopaje de carbono sobre sustratos de SiO2/Si(001); las
películas epitaxiadas se crecieron sin dopaje sobre capas buffer de Cr y Mo,
utilizando como sustrato MgO (001) monocristalino. Todas las películas se
caracterizaron utilizando técnicas como: difracción por reflexión de electrones de
alta energía (RHEED), difracción de rayos X (DRX), microscopía de fuerza
atómica (AFM), Sistema de medición de propiedades físicas (PPMS) y
dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID).
Las películas policristalinas sin dopaje mostraron una magnetización de
saturación (Ms) gigante perpendicular al plano de la película, alcanzando un valor
máximo de 1690 emu/cm3, para un espesor de 2 nm, lo cual se atribuye a una
frustración de la compensación de spin, del ordenamiento ferrimagnético del
Mn3Ga, en la superficie de las cristalitas que componen la película. Por lo tanto,
conforme se incrementa el espesor de la película, dicha Ms disminuye debido al
crecimiento de las cristalitas (granos) y la subsecuente disminución en el área
superficial de los límites de grano. Por otro lado, las películas policristalinas
dopadas con carbono (Mn3GaCx), mantuvieron la estructura tetragonal hasta
concentraciones de carbono x = 0.5, siendo la que posee una concentración de
carbono de x = 0.25 la que presentó mayor valor de Ms = 200 emu/cm3, sin
embargo, se observó una reducción en la temperatura de Curie de 770 K a 420
K. Además, mediante optimización de geometría de la estructura dopada,
utilizando teoría de funcionales de la densidad (DFT), se encontró que la posición
más estable que puede ocupar el carbono en la celda del Mn3Ga es un sitio
octaédrico intersticial.
Por último, las películas monocristalinas de Mn3Ga crecidas sobre Cr, con un
desacuerdo de parámetro de red igual a Δa/a = 4.16 %, presentaron una alta
magnetización de 220 emu/cm3 y alta anisotropía magnética perpendicular, lo
cual se atribuye al efecto del esfuerzo de compresión generado por la capa buffer de Cr, lo cual modificó las distancias interatómicas entre los átomos de Mn. El
acoplamiento antiferromagnético entre átomos cercanos de Mn tuvo una
transformación a acoplamiento ferromagnético dando así lugar a un incremento
de la magnetización.
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