Simulação de ciclos de histerese magnética de filmes finos de MnAs/GaAs(001) e MnAs/GaAs(111)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Paes, Vagner Zeizer Carvalho
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/29276
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Dante Homero Mosca
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em FísicaMosca, Dante HomeroPaes, Vagner Zeizer Carvalho2024-10-03T14:44:00Z2024-10-03T14:44:00Z2012https://hdl.handle.net/1884/29276Orientador: Prof. Dr. Dante Homero MoscaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 30/07/2012Bibliografia: fls. 73-80Resumo: Nesta dissertação de mestrado é apresentado um estudo detalhado do comportamento magnético anisotrópico de epicamadas de MnAs crescidas por feixe de epitaxia molecular sobre substratos de GaAs(001) e GaAs(111)B, Medidas de magnetização à temperatura ambiente revelaram que as epicamadas de MnAs tem uma forte anisotropia magnética. No caso das epicamadas MnAs/GaAs(001), a direção de magnetização fácil ocorre no plano dos filmes ao longo da direção cristalográfica [110] dos filmes finos MnAs que é paralela a direção [110] do substrato de GaAs, Observa-se ciclos de histerese quase retangulares com magnetização remanente relativamente alta e campo coercivo baixo. No 111 no plano de filme e corresponde a um plano de magnetização fácil, A deformação da célula unitária do MnAs devido a efeitos de tensão residual é amplamente conhecida na literatura, A diferença nos coeficientes de expansão térmica do MnAs e do GaAs combinado a efeitos de tensão induzida pela aplicação do campo magnético tornam a transição de fase magnetoestrutural do MnAs bastante complexa. Em particular a coexistência das fases ferromagnética e paramagnética nessas epicamadas difere significativamente daquela observada no caso do MnAs massivo, É proposto um modelo baseado na rotação coerente da magnetização para simular os ciclos de histerese magnética de epicamadas de MnAs em temperaturas ao redor da transição de fase magnetoestrutural, A partir dos resultados das simulações é demonstrado que as contribuições das energias magnetoelás- ticas e magnetostrietivas para a densidade de energia livre são cruciais para corretamente descrever a magnetização de ambos os tipos de epicamadas de MnAs, A magnetização foi obtida para campos magnéticos aplicados em diferentes temperaturas e orientações relativas à rede cristalina do MnAs a partir de procedimentos padrões de minimização da densidade de energia livre magnética. Parâmetros fenomenológicos foram usados nos termos de energia de anisotropia magnética em diferentes temperaturas. Utilizamos como variáveis livres nas simulações somente as constantes de acoplamento magnetoelásticas do MnAs, Os coeficientes de acoplamento magnetoelástico obtidos são compatíveis com valores previamente medidos para o MnAs e contribuem significativamente para os termos de primeira ordem e segunda ordem da anisotropia magnética. Os resultados das nossas simulações são consistentes também com a manifestação de uma componente de magnetização fora do plano do filme de MnAs sobre substratos de GaAs(001), Essa componente de magnetização perpendicular já foi observada e relatada, O presente modelo indica que ela é induzida por efeitos de tensão durante a coexistência de fases e que persiste em temperaturas acima da temperatura de Curie da componente de magnetização no plano.Abstract: In this work we present a detailed study on the anisotropic magnetic behavior of MnAs epilavers grown by molecular beam epitaxy on GaAs(001) and GaAs(111)B substrates. Room temperature magnetization measurements show that MnAs epilavers 001 reetion of easy magnetization is along the erystallographie axis [110] of MnAs films which is parallel to [110] axis of the GaAs substrate. Almost rectangular hysteresis loops are observed with relatively high remanent magnetization and low coercive field. In the case 111 and corresponds to an easy-plane of magnetization. The deformation of the unit cell of MnAs due to residual stress effects is well-known in the literature. The difference between the thermal expansion coefficients of MnAs and GaAs combined with stress effects induced by application of magnetic field results in rather complex magnetostructural phase transition for MnAs, In particular, the coexistence of ferromagnetic and paramagnetic phases in these epilavers differs significantly from that observed in bulk MnAs, We propose a model based on coherent rotation of magnetization to simulate magnetic hysteresis loops of MnAs epilavers for temperatures around the magnetostructural phase transition. Our simulation results demonstrate that magnetoelastic and magnetostrictive energy contributions to the magnetic free energy density are crucial to correctly describe the magnetization of both kinds of MnAs epilavers. We obtained magnetization from standard minimization procedure of the free magnetic energy density under applied magnetic field at different temperatures and orientations relative to erystallographie axis of MnAs, Phenomenolo- gical parameters were used in the magnetic anisotropv energies for several temperatures. As free parameters in our simulations there were used only magneto-elastic coupling and second-order anisotropv constants of MnAs, The magneto-elastic coupling constants resulting from the simulations are in good agreement with values previously measured for MnAs and significantly contribute to first- and second-order magnetic anisotropv energies. Our simulation results are also consistent with an out-of-plane magnetization component 001 adv reported. Our present model indicates that the out-of-plane component is induced by stress during phase coexistence, persisting in temperatures above the Curie temperature of the in-plane magnetization component.80f. : il. [algumas color.], grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalFilmes semicondutoresCompostos de manganesAnisotropiaFísicaSimulação de ciclos de histerese magnética de filmes finos de MnAs/GaAs(001) e MnAs/GaAs(111)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - Vagner Zeizer Carvalho Paes.pdfapplication/pdf4400221https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/29276/1/R%20-%20D%20-%20Vagner%20Zeizer%20Carvalho%20Paes.pdfc9d1ec0a89b7b09b26cd05d473568ffeMD51open accessTEXTR - D - Vagner Zeizer Carvalho Paes.pdf.txtExtracted Texttext/plain174655https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/29276/2/R%20-%20D%20-%20Vagner%20Zeizer%20Carvalho%20Paes.pdf.txt253c027ac16174aed258578f37eb2ab9MD52open accessTHUMBNAILR - D - Vagner Zeizer Carvalho Paes.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1215https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/29276/3/R%20-%20D%20-%20Vagner%20Zeizer%20Carvalho%20Paes.pdf.jpg43eedecf455abc81a6a8031125a66d12MD53open access1884/292762024-10-03 11:44:00.914open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/29276Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-10-03T14:44Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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