posible cambio de signo de la interaccion de intercambio interfacial

POSIBLE CAMBIO DE SIGNO DE LA INTERACCION
DE INTERCAMBIO INTERFACIAL CON LA
TEMPERATURA EN BICAPAS DE LSMO
Lucero Alvarez Miño1*, Bruce Davdison2, Alexander Petrov2, Nicolas Salazar1 ,Alvaro Mariño3,, Andres
Rosales Rivera1
1 Universidad
Nacional de Colombia, Sede Manizales, Cra 27 # 64-60 Manizales, Colombia
2 Istituto Officina dei Materiali, IOM, Area Science Park
Basovizza S.S. 14 Km 163.5, Trieste, Italia
3Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá, Colombia
*lalvarezm@unal.edu.co
Resumen
Resistividad
En este trabajo se presentan los resultados preliminares de la dependencia de
la interacción de intercambio interfacial (exchange bias) con la temperatura en
bicapas de La1-xSxMnO3 (LSMO). Se estudiaron tres bicapas fabricadas mediante
crecimiento epitaxial de haces moleculares asistido por ozono sobre sustratos
de SrTiO3 (STO) orientados en la dirección (001). Las bicapas están conformadas
por una película antiferromagnética La0.35Sr0.65MnO3 de 100 celdas unitarias
(c.u.), y una capa ferromagnética La0.65Sr0.35MnO3 con espesores de 25, 50 y
100 c.u. respectivamente en los tres sistemas estudiados.
Para determinar el campo de intercambio HEB y el campo coercitivo Hc, las
bicapas se enfriaron con campo aplicado paralelo a la superficie de la muestra y
se tomaron curvas de histéresis en un rango de temperaturas entre 50K y 250K.
Las mediciones obtenidas revelan un cambio en el signo de HE inicialmente
negativo, es decir, con las curvas de histéresis desplazadas hacia la izquierda, a
un HE positivo para T>100K, cuando las curvas de histéresis se desplazan
levemente hacia la derecha. Por otro lado, el campo coercitivo decae en todos
los casos con el aumento de la temperatura.
Crecimiento de
bicapas por MBE
Ca
•
Las curvas de histéresis se tomaron luego de un enfriamiento con campo de
0,5T hasta 50K con un VSM Versalab. Se encontró el corrimiento
característico de intercambio o exchange bias negativo. Sin embargo y
tomando como referencia la curva de histéresis a temperatura ambiente,
parece existir un cambio de valores negativos del Heb a valores positivos
pequeños de sólo unos cuántos Oe.
quartz
crystal
monitor
Al
La
rotating
substrate
positioner
Dy
Ti
load
lock
substrate
holder
Mn
Cu
UHV
turbo
pump
Bi
hollow
cathode
lamp
Oxygen
(PO3
Medición curvas de histéresis
shutters
Ba
• Evaporación de metales puros
desde celdas de Knudsen de
alta estabilidad térmica.
• Calibración de flujos mediante
sensor cristalino de cuarzo,
espectroscopía de absorción
atómica y espectrometría de
retrodispersión de Rutherford.
• Control de crecimiento
mediante RHEED.
Ozone
• Oxidación por ozono:
generator
<10-5T)
electron photomultiplier
gun
tube
quadrupole
mass
spectrometer
hollow
cathode
lamp
Sr
La medición de la capa ferromagnética metálica (M) crecida sobre la
antiferro aislante (A) muestra una clara transición M-A a diferencia de las
películas delgadas crecidas por la misma técnica, las cuales son metálicas
hasta temperaturas cercanas a los 400K (x = 0.35). La monocapa mostrada
tiene un espesor de 50 c.u.
RHEED
photomultiplier
tube
Heb= (Hc+ + Hc- )/2
RHEED: surface
crystal structure
Pump
ozone
still
J. N. Eckstein and I. Bozovic, Ann. Rev. Mat. Sci., 25, 679 (1995).
Resultados
40
Valores de Heb (+ 1 Oe) para bicapas con LSMO
ferromagnético de 25 c.u. y 100 c.u.
Temperatura, K
0
0
50
100
150
200
-40
-80
250
Ferro en c.u.
50
100
150
200
250
25
-103,1
-58,96
-42,46
1,84
0
100
-84,66
-46,26
-18,16
1,64
1,64
10
Campo de intercambio, Heb, Oe
Campo de intercambio, Heb, Oe
La figura muestra la variación de Heb para una
bicapa con una película ferro de 25 c.u. (~ 10nm). La
posible transición de signo de Heb ocurre cerca de
los 200K alcanzando valores entre ~2-4 Oe. En
sistemas de películas de Fe con su óxido nativo
crecidas sobre Si [1], el efecto es de ~10 Oe para
películas de Fe de 10nm y tiende a un valor
constante cuando aumenta la temperatura. En las
bicapas de LSMO, el Heb cambia a positivo y
rápidamente se anula a medida que se acerca a la
temperatura de Nèel de la capa antiferro (~ 270K).
Estos cambios de signo de Heb con la temperatura
pueden indicar que el modelo de Meiklejohn y Bean
debe ser complementado con otros ordenamientos
e interacciones que se presentarían en la interface
de las capas F/AF .
"Training"
-120
0
100
Temperatura, K
200
-10
250
[1] Wenhong Wang, Fumiyoshi Takano, Masato Takenaka, Hiro
Akinaga, Hironori Ofuchi, Journal of Applied Physics 103, 093914
(2008).
[2] W. H. Meiklejohn and C. P. Bean, Phys. Rev. 102, 1413 1956.
-20
-30
-40
-160
150
Bibliografía
Temperatura, K
Lucero Alvarez Miño agradece al grupo de Materiales Magnéticos
de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales, así como
al ICTP, Abdus Salam, que mediante su programa STEP apoyó
estancias en el IOM-TASC de Trieste.