Estudio de los modos resonantes ferromagnéticos del sistema válvula de espín IrMn(151515nm)/Co(555nm)/Ru(ttt)/NiFe(555nm) (t=2.4,3.2,20 nm)

Abstract

En el presente trabajo se hace un estudio teórico de la resonancia ferromagnética en un tipo especial de multicapa magnética llamada “válvula de espín”. Dicha válvula de espín consiste de dos capas ferromagnéticas separadas por un espaciador no magnético que en conjunto se encuentran sobre un substrato antiferromagnético. Respecto a la válvula de espín es bien sabido que el espesor del espaciador no magnético juega un rol clave en el comportamiento electrónico y magnético de esta multicapa, la cual, en ausencia de un campo externo, da lugar a la existencia de un acoplamiento entre las magnetizaciones de las capas ferromagnéticas. Para estudiar este acoplamiento magn´etico se hace uso de la ecuación de Landau-Lifshitz ya que ésta describe muy bien la dinámica de la magnetización y su evolución temporal, donde la frecuencia de precesión de la magnetización está determinada por el campo interno local Heff. Este campo proviene de distintas fuentes tales como: anisotropías de forma, magnetocristalina, de superficie y campo externo. Por ende,siguiendo el modelo de Smity Beljers [Smit55],se puede utilizar la energía libre total del sistema para obtener el campo efectivo interno Heff y resolver la ecuación de Landau-Lifshitz para pequeñas osilaciones de la magnetización. Como resultado, se obtiene la relación de dispersión en la que se encuentra implícita la dependencia entre la frecuencia de resonancia y el campo externo; que está en buen acuerdo con lo publicado en la literatura [Layadi 05],[Zhang 94].Por otro lado, si se mantiene fija la frecuencia de resonancia f, se obtiene el campo de resonancia en función de su orientación dentro del plano de las capas, las cuales se encuentran también en buen acuerdo con lo publicado [Azevedo 05].

Además cabe resaltar que estos resultados teóricos se han utilizado para el estudio del sistema IrMn/Co/Ru(t)/FeNi [Alayo 11], para distintos espesores t de la capa no magnética, identificándose tres tipos de acoplamiento de intercambio intercapa o fuerza de acoplamiento J. Para t=200 ˚A se observa una simetría en la dependencia angular del campo de resonancia indicando que no existe un acoplamiento entre las capas magnéticas debido al gran espesor de la capa espaciadora. Para t=32 ˚A se observa un acoplamiento antiferromagnético; es decir, las magnetizaciones se encuentran alineadas antiparalelamente en el cual hay una gran contribución del acoplamiento bicuadrático. Finalmente, para t=24 ˚A se observa un acoplamiento paralelo o ferromagnético de las magnetizaciones.