Estudio de las estructuras, propiedades y mecanismos presentes en la aleación FeRh, material magnético de interés en tecnologías de la información - Jiménez, María Julia (2020)
El objetivo de esta tesis es estudiar en forma teórica las propiedades estructurales, energéticas, termodinámicas y magnéticas de la aleación FeRh utilizando cálculos de primeros principios, debido a su notable transición de fase de primer orden desde el estado antiferromagnético (AFM) al ferromagnético (FM) a temperatura cercana a la del ambiente. Para ello se analizó el caso del FeRh bulk extendiendo el estudio a las superficies aisladas en las direcciones cristalográficas [001], [110] y [111] y luego a los films soportados en epitaxis sobre el óxido MgO(001). Los resultados estructurales y magnéticos indican que la transición metamagnética es acompañada por un aumento del 2.4% en el volumen de la celda, de un 9.6% en el momento magnético de espín del Fe y lo más importante, de la aparición del momento magnético del Rh. A pesar de lo originalmente publicado en la literatura, la fase AFM muestra una distorsión de celda cúbica a tetragonal y a ortorrómbica, resolviendo las inestabilidades observadas en las curvas de las estructuras de bandas de fonones de la estructura cúbica correspondiente. La estabilidad de la configuración AFM ortorrómbica se corroboró con simulaciones de dinámica molecular. A partir de los espectros fonónicos se obtuvieron las propiedades térmicas del sistema. Los estudios se complementan con el análisis de las propiedades termoeléctricas de la aleación. Para los films ultradelgados la estabilidad relativa de los crecidos en las direcciones [001] y [110] es similar. Por el contrario, los films generados en la dirección [111] presentan valores menos favorables en términos energéticos. En particular, para los films FeRh(001), el análisis de energía de anisotropía magnetocristalina indica que la magnetización perpendicular al plano resulta ser la más favorable, salvo para la terminación de films en Rh, configuración AFM, donde se observa una proyección de la magnetización en el plano. En el caso de los films soportados, resultan más favorables las terminaciones en Fe con menores energías de adhesión. En función de todo lo analizado se puede concluir que los films terminados en Rh presentan en la mayoría de los casos comportamientos inestables y hasta impredecibles dependiendo de la cantidad de capas de Rh que conforman el film.