Microwave absorption properties of permalloy nanodots in the vortex and quasi-uniform magnetization states

When the in-plane bias magnetic field acting on a flat circular magnetic dot is smaller than the saturation field, there are two stable competing magnetization configurations of the dot: the vortex and the quasi-uniform (C-state). We measured microwave absorption properties in an array of non-interacting permalloy dots in the frequency range 1-8 GHz when the in-plane bias magnetic field was varied in the region of the dot magnetization state bi-stability. We found that the microwave absorption properties in the vortex and quasi-uniform stable states are substantially different, so that switching between these states in a fixed bias field can be used for the development of reconfigurable microwave magnetic materials.

Deposición de carbono en las superficies de películas delgadas de Fe sumergidas en tolueno en condiciones ambientales

Las nanoestructuras han sido muy estudiadas debido a su importancia en aplicaciones tecnológicas y biomédicas, como por ejemplo el recubrimiento de los sensores y biosensores. Estas necesitan ser recubiertas para su protección y/o funcionalización. Un estudio sobre las superficies de nanopartículas magnéticas y esféricas (MNPs) de Fe y Ni reveló que el tolueno actúa como catalizador de reacciones de condensación de los componentes aromáticos formando estructuras gigantes, policíclicas e irregulares, creando así una especie de recubrimiento de carbono. También se ha estudiado la posibilidad de formar recubrimientos con carbono en películas de hierro y permalloy (FeNi) en tiempos largos de tratamiento de 1 año. En el presente trabajo, debido a los resultados anteriores para las películas delgadas de hierro, se ha estudiado el desarrollo del proceso de deposición del grafeno defectuoso a temperatura ambiente, sobre las superficies de las películas delgadas de hierro en periodos de entre unos días hasta medio año aproximadamente. Se ha hecho un estudio en función del tiempo de inmersión en tolueno de las propiedades estructurales y magnéticas de las películas de hierro depositadas sobre vidrio. Las películas de hierro han sido preparadas por el método de pulverización catódica y después sumergidas en tolueno. Las técnicas utilizadas para la caracterización estructural han sido, la difracción de Rayos-X, los estudios de microscopia electrónica de barrido (SEM) y la perfilómetría. La caracterización magnética se ha hecho con un magnetómetro de Kerr (MOKE) y un magnetómetro vibrante (VSM). Las muestras cristalizaban en el sistema cúbico FCC del grupo espacial Fm-3m, con parámetro de celda de 3.5922Ǻ. El tamaño de dominio coherente para los índices de Miller (110) ha ido aumentando a lo largo del tratamiento. Para el índice de Miller (211) el tamaño de dominio coherente ha disminuido. Este comportamiento se explica tendiendo en cuenta el modelo propuesto en la literatura científica del proceso de formación de las estructuras de grafeno defectuoso. El análisis de las imágenes de SEM y los correspondientes datos de la emisión de Rayos-X han confirmado la presencia del carbono en la superficie. La cantidad del carbono en la superficie de las películas de hierro aumenta con el incremento del tiempo de inmersión en tolueno. Ha sido posible detectar la presencia del carbono en la superficie después de 9 días de inmersión (por lo tanto, el proceso de las estructuras policíclicas e irregulares es relativamente rápido). La deposición del carbono no resulta en una formación de estructura uniforme, así que cuanto más largo es el tratamiento, más complicadas son las estructuras. Como resultado del tratamiento superficial durante aproximadamente medio año, se observa un aumento de rugosidad de un micrómetro aproximadamente. La diferencia entre las medidas de MOKE y VSM para el campo coercitivo y la remanencia, se explica teniendo en cuenta el proceso de oxidación de la superficie y la interacción de algunas partes de la película de hierro con el tolueno, que pueden causar la relajación de las tensiones. La imanación de saturación obtenida para las películas después del tiempo de tratamiento de 135 días es de 192 emu por gramo. La disminución de la imanación de saturación es debida a la oxidación de las películas por el contacto con la atmósfera y el tolueno. En un cálculo aproximado se ha llegado a la conclusión que dicha capa tiene un espesor de 50 nm, repartida en dos capas de 25 nm. De todo lo anterior y de la base de análisis de las propiedades estructurales y magnéticas de las películas delgadas de hierro sumergidas en tolueno para hacer el tratamiento superficial a temperatura ambiente, se concluye, que las estructuras policíclicas e irregulares de grafeno defectuoso se forman relativamente rápido. El tratamiento con el tolueno no causa muchos cambios en la estructura y en las propiedades magnéticas, se trata de procesos superficiales. La modificación in situ de películas de hierro en tolueno, puede ser candidato a método de protección y funcionalización de los sensores magnéticos.

Higher order vortex gyrotropic modes in circular ferromagnetic nanodots

Magnetic vortex that consists of an in-plane curling magnetization configuration and a needle-like core region with out-of-plane magnetization is known to be the ground state of geometrically confined submicron soft magnetic elements. Here magnetodynamics of relatively thick (50-100 nm) circular Ni80Fe20 dots were probed by broadband ferromagnetic resonance in the absence of external magnetic field. Spin excitation modes related to the thickness dependent vortex core gyrotropic dynamics were detected experimentally in the gigahertz frequency range. Both analytical theory and micromagnetic simulations revealed that these exchange dominated modes are flexure oscillations of the vortex core string with n = 0,1,2 nodes along the dot thickness. The intensity of the mode with n = 1 depends significantly on both dot thickness and diameter and in some cases is higher than the one of the uniform mode with n = 0. This opens promising perspectives in the area of spin transfer torque oscillators.

Desarrollo de recubrimientos inteligentes de base de metales de transición

Este trabajo tiene como objetivo estudiar las propiedades estructurales y magnéticas de diferentes películas delgadas anisótropas de permalloy. Algunas de las muestras a estudiar han sido depositadas con diferentes velocidades de deposición, y otras de ellas se han depositado sobre diferentes capas de base sobre el sustrato. Todas ellas han sido producidas mediante pulverización catódica.

Magnetoimpedancia en sistemas homogéneos y heterogéneos

La magnetoimpedancia (MI) se define como el gran cambio en la impedancia eléctrica que sufren los materiales ferromagnéticos cuando son expuestos a un campo magnético externo. Este fenómeno es causado por la dependencia de la permeabilidad del material con el campo magnético, la cual causa variaciones en la profundidad de penetración (δ) de las corrientes que fluyen por la muestra. Esto se conoce como efecto pelicular o skin effect. Los materiales ferromagnéticos blandos tienen alta permeabilidad y baja coercitividad, y por tanto estrechos ciclos de histéresis. Entre ellos se encuentra el permalloy (Py), una aleación de hierro y níquel (Fe_20 Ni_80). Siendo este el principal material de investigación del presente trabajo, se tratará de dar primero un estudio analítico del fenómeno de la MI para muestras en forma de hilo, así como películas delgadas (monocapas y tricapas). Las herramientas utilizadas de cómputo son MATLAB y FEMM para el apartado que a simulaciones se refiere. El trabajo incluye una segunda parte experimental. Mediante LabVIEW, con los instrumentos y técnicas adecuadas, el efecto de la MI puede ser debidamente cuantificado, y es precisamente el objetivo final de este análisis la comparación de los resultados experimentales con las simulaciones.