Collective magnetic behaviours of fexag100-x (20¿x¿55) granular thin films and their structural characterization

Resumen

En la presente tesis se ha analizado el comportamiento magnético de muestras de FexAg100-x, en el rango de concentraciones: 20 < x < 55, y empleando dos métodos de depósito: sputtering y depósito por láser pulsado (PLD). El análisis estructural indica que en nuestras muestras tenemos nanopartículas de Fe bcc, bastante esféricas, con una distribución de tamaños de tipo Log-Normal, y un diámetro medio de 2.5 nm, embebidas en una matriz de Ag fcc, también consistente en nanopartículas, aunque de tamaño mayor (~10 nm). En estas muestras, además, las nanopartículas de Fe presentan un crecimiento de tipo columnar y tienden a aumentar su número, formando clusters, a medida que aumenta la concentración de Fe. Las muestras de PLD de menor concentración están muy amorfizadas, y en las de concentraciones en torno a x = 50, se observan nanopartículas de Fe (2-3 nm) rodeadas por una matriz amorfa de Fe50Ag50. En ocasiones presentan una estructura de tipo multicapas frustradas. Las muestras depositadas por sputtering presentan un claro cambio en su comportamiento magnético a medida que varía la concentración de Fe. A bajas concentraciones, los clusters y nanopartículas aisladas interaccionan mediante interacciones dipolares de largo alcance, lo que da lugar a un comportamiento de tipo superspin glass a bajas temperaturas. A mayores temperaturas, este comportamiento desaparece y se obtiene un comportamiento de tipo interacting superparamagnet. A medida que aumenta la concentración de Fe, y nos acercamos a x = 35, aumentan las longitudes de correlación magnéticas como resultado de la creciente importancia de las interacciones de canje directo, dándose un fenómeno de percolación magnética. Para mayores concentraciones, se forman grandes clusters percolados, y se establece un comportamiento de tipo superferromagnético. En las muestras depositadas por PLD con x ~ 50, a T < 65 K, los átomos de Fe en la interfase amorfa se encuentran en un estado de tipo spin glass, bloqueando la transmisión del canje directo entre las nanopartículas de Fe, lo que hace que el sistema entre en un estado de tipo superspin glass. A temperaturas intermedias, 70 < T < 205 K, la interfase amorfa se encuentra en un estado ferromagnético, y facilita la transmisión del canje entre las nanopartículas de Fe. Las longitudes de correlación entre nanopartículas aumentan y el comportamiento del sistema es similar al de un ferromagneto. Para T > 210 K, la interfase amorfa se vuelve paramagnética, y de nuevo bloquea el canje entre las nanopartículas de Fe, ocasionando una caida de la imanación global de tipo Curie-Weiss.