Estudo do crescimento epitaxial e do magnetismo de filmes ultrafinos de Fe sobre Cu84Al16(100)

Abstract

Neste trabalho, investigamos o crescimento, a estrutura e as propriedades magnéticas de filmes ultrafinos de Fe depositados sobre Cu8 4Al1 6(100), um substrato cúbico de face centrada. Os filmes foram crescidos em condições de epitaxia por feixe molecular, à temperatura de 300 K e 160 K. O modo de crescimento e a estrutura dos mesmos foram investigados por difração de elétrons. O efeito Kerr magneto-ótico (MOKE) e o dicroísmo linear na fotoemissão (LMDAD) foram empregados para explorar as propriedades magnéticas dos filmes de ferro. As medidas de LMDAD foram obtidas com radiação sincrotrón, na linha TGM do LNLS, em Campinas. O emprego da difração rasante de elétrons de alta energia (RHEED), durante o crescimento, permitiu o acompanhamento da evolução do parâmetro de rede no plano em função da espessura do filme depositado. As oscilações de intensidade do feixe especular foram usadas para determinar a espessura dos filmes de Fe. Difração de elétrons de baixa energia (LEED) foi utilizada para avaliar o ordenamento estrutural do substrato, antes de cada deposição, e dos filmes de ferro. A partir de uma aproximação cinemática das curvas LEED Ioo(V), foi determinada a distância interplanar média entre os planos atômicos paralelos à superfície. Os resultados aqui obtidos mostraram que os filmes de Fe crescem epitaxialmente sobre Cu8 4Al,6(100), sendo que para a deposição à temperatura ambiente apresentam estrutura cúbica de face centrada, com ligeira distorção tetragonal, até uma espessura crítica de aproximadamente 10 monocamadas atômicas (ML). Nessa fase estrutural, até temperaturas tão baixas quanto 150 K, os filmes de Fe não apresentaram nenhum sinal Kerr, o que evidenciou a ausência de ordem ferromagnética. A partir de 10 ML de Fe, observou-se o início de uma transformação estrutural de fcc(100) para bcc(l 10), similar ao que se observa para o sistema Fe/Cu(100). No caso da deposição a 160 K, o crescimento do Fe é pseudomórfico até uma espessura de ~2 ML. A partir daí, inicia-se uma transformação estrutural muito pronunciada que coincide com aquela observada nos filmes depositados à temperatura ambiente, isto é, a estrutura dos filmes de ferro evolui de fcc(100) distorcida para bcc(HO). Os filmes de Fe crescidos e mantidos a 160 K apresentam inicialmente anisotropia magnética perpendicular, e uma transição de reorientação de spins, para anisotropia planar, a partir de -3,5 ML.