4. Magnetismo en películas de La 0,75 Sr 0,25 MnO 3
4.2. Resultados
4.2.3. Dependencia con la temperatura
En la figura 4.9, se presentan mediciones de magnetización en función de la temperatura para una película de LSMO de 60 nm de espesor realizadas con el campo magnético aplicado paralelo a un eje fácil y a uno difícil. Ambas mediciones fueron realizadas con un campo aplicado de 200 Oe después de enfriar la muestra sin campo y luego saturar la magnetización con H = 10 kOe durante unos segundos.
A temperaturas altas (T > 130 K), no se observan diferencias entre ambas curvas, y por lo tanto la TC no presenta una dependencia con la dirección del campo aplicado. En cambio, para temperaturas por debajo de T ∼130 K, se observa una disminución de la magnetización medida en la dirección del eje difícil respecto de la medida en el eje fácil. Las líneas punteadas
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0 50 100 150 200 250 300 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 ~ 130 K M / M s Temperatura [K] Eje fácil Eje difícilFigura 4.9: Magnetización en función de la temperatura para una película de LSMO de 60 nm de espesor, medida con el campo magnético aplicado paralelo a un eje fácil (círculos negros) y a un eje difícil (círculos vacíos). En ambas mediciones, se enfrió la muestra sin campo, luego se saturó con H = 10 kOe y se midió aumentando la temperatura con un campo aplicado de H = 200 Oe.
en la figura 4.9 son una extrapolación aproximada a T = 0 K. La medición en el eje fácil fue realizada con el campo en la dirección [110] y la del eje difícil con el campo en la dirección [010]. Teniendo en cuenta que la magnetización medida es la componente de M paralela al campo, las extrapolaciones a T = 0 K sugieren las relaciones
MF = Ms, MD= √Ms
2, (4.5)
siendo MF y MDlas magnetizaciones remanentes a T = 0 K en direcciones paralela a un eje fácil y a uno difícil, respectivamente. Un modelo sencillo para explicar las mediciones en función de la temperatura consiste en suponer que este efecto es debido a la dependencia en temperatura de las constantes de anisotropía. En el estado paramagnético, los sistemas son magnéticamente isotrópicos. Por lo tanto las constantes de anisotropía disminuyen al aumentar la temperatura, de manera de anularse a temperaturas cercanas a TC. Esto ha sido explicado teóricamente [56] y ha sido observado en todo tipo de sistemas magnéticos, en particular en películas de manganitas [28]. Analizaremos la anisotropía cúbica, ya que no habrá componentes de la magnetización a lo largo del eje fácil uniaxial por la manera en que se realizaron las mediciones. Suponemos que existe una competencia entre el campo de anisotropía cúbica Hmc que disminuye al aumentar la temperatura, y el campo aplicado, que está fijo en 200 Oe durante toda la medición. A tempera- turas bajas, predomina el campo de anisotropía y la magnetización se orienta paralela a los ejes fáciles. A una dada temperatura, estos campos se hacen comparables. Por encima de dicha tem- peratura, cuando predomina el campo aplicado, la magnetización se orienta totalmente paralela
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CAPÍTULO 4 Magnetismo en películas de La0,75Sr0,25MnO3 M. Granadaa H. Esto explica que a temperaturas altas las mediciones con el campo paralelo al eje fácil y al eje difícil son equivalentes.
A continuación describimos la evolución de la magnetización en función de la temperatura según este modelo y en la figura 4.10 presentamos esquemas de cada una de las etapas descriptas.
1. Antes de comenzar la medición, aplicamos un campo de 10 kOe de manera de saturar la magnetización en la dirección del campo. Aquí se tiene MskH (figura 4.10.1).
2. Disminuimos el campo externo hasta HE= 200 Oe, y la magnetización relaja hacia los ejes fáciles más cercanos. Si el campo está aplicado en la dirección de eje un fácil, la magne- tización permanece saturada en dicha dirección. Si en cambio se saturó la magnetización en el eje difícil, al quitar el campo ésta relajará hacia los ejes fáciles más cercanos, que como vimos en la figura 4.6, están a 45◦del eje difícil. En este punto realizamos una supo- sición importante: las relaciones (4.5) sugieren que a temperatura cero la anisotropía es lo suficientemente grande para mantener la magnetización prácticamente paralela a los ejes fáciles, a pesar del campo aplicado de 200 Oe (figura 4.10.2).
3. Al aumentar la temperatura, los vectores de magnetización disminuyen su longitud a M1< Ms (figura 4.10.3). Además la relación HE/Hmc aumenta, y en el caso con el campo pa- ralelo al eje difícil, el ángulo entre M y H disminuye, aumentando la componente de M paralela al campo, es decir la magnetización medida.
4. Al llegar a T ∼ 130 K, el campo aplicado vence al campo de anisotropía y la magnetización se alinea paralela al campo. Aquí tendremos M2 < M1 alineada en ambos casos en la
dirección del campo magnético (figura 4.10.4).
5. Para temperaturas superiores, la magnetización sigue disminuyendo (M3< M2), orientada
siempre en la dirección del campo aplicado (figura 4.10.5).
La temperatura a la cual se observa el cambio de régimen para la medición en el eje difícil de la figura 4.9 es aproximadamente 130 K. Esto indicaría que a dicha temperatura Hmces com- parable a 200 Oe, lo cual está en buen acuerdo con los resultados de FMR.
Esto sugiere un método para determinar la dependencia con la temperatura de la anisotropía
Hmc. Este consiste en repetir este tipo de mediciones (M(T ) a lo largo de un eje fácil y uno difícil) con distintos campos aplicados Hiy en cada caso observar para qué temperatura Tilas dos curvas se asemejan. Diremos entonces que Hmc(Ti) = Hi.
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Figura 4.10: Esquema de la orientación de la magnetización en los distintos regímenes al aumentar la temperatura (de 1 a 5), según los pasos descriptos en el texto. Las líneas punteadas indican los ejes fáciles de la anisotropía cúbica (ver figura 4.6). Se describen los casos con el campo magné- tico aplicado en dirección paralela a un eje fácil (a) y paralelo al eje difícil (b). En cada caso, la magnetización medida será la componente del vector M paralela al campo aplicado. Al aumentar la temperatura, la longitud del vector magnetización disminuye: Ms> M1> M2> M3.