Multicamadas magnéticas de telureto de európio e semicondutores iv-vi crescidas por epitaxia de feixe molecular

• Main Author: Beatriz Leonila Díaz Moreno
• Other Authors: Eduardo Abramof
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2008
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2008/09.04.21.42

Neste trabalho foram crescidos e investigados, dos pontos de vista estrutural e magnético, filmes finos de EuTe e superredes (SL) de EuTe/PbTe e de EuTe/SnTe. A primeira etapa do trabalho consistiu na otimização dos parâmetros de crescimento por epitaxia de feixe molecular das amostras, em particular das SLs de EuTe/SnTe. Para isto, foram investigados os modos de crescimento do EuTe sobre o SnTe e vice versa, e a influência da temperatura do substrato e do fluxo de telúrio nas espessuras críticas envolvidas. Várias séries de amostras foram produzidas visando às medidas magnéticas específicas. Paralelamente, foi feita a caracterização das amostras usando a técnica de difração de raios X de alta resolução. Os parâmetros estruturais das amostras foram obtidos ajustando os espectros calculados pela teoria dinâmica de difração aos medidos no difratômetro de alta resolução, utilizando as informações obtidas a partir dos mapas da rede recíproca em torno de reflexões assimétricas. O período das SLs, as espessuras individuais das camadas, o estado de strain, e a qualidade das interfaces foram determinados através deste procedimento. As informações estruturais tiveram um papel fundamental na otimização dos parâmetros de crescimento e no entendimento das propriedades magnéticas. A caracterização magnética demonstrou a forte dependência das propriedades magnéticas com a espessura dos filmes de EuTe. Os resultados da magnetometria SQUID indicaram uma anisotropia magnética maior nas SLs de EuTe/SnTe com espessuras menores do SnTe, o que pode ser explicado pelas interfaces mais rugosas apontadas na caracterização estrutural. A difração magnética de raios X ressonante combinada com a análise da polarização do feixe difratado mostrou-se muito apropriada para o estudo de filmes finos e multicamadas magnéticas contendo európio. A ressonância nas bordas L2 e L3 do európio, a orientação dos spins dentro da rede, e a dependência com a temperatura da intensidade do pico magnético foram investigadas por esta técnica em monofilmes de EuTe. Foi demonstrada a importância de considerar as interações de quarta ordem no EuTe, e calculada a razão entre as integrais de troca de quarta e segunda ordens. O pico magnético também foi observado nas SLs de EuTe/SnTe e de EuTe/PbTe. A qualidade superior das superredes de EuTe/PbTe permitiu a detecção das correlações magnéticas entre as camadas alternadas de EuTe. O tipo de ordenamento nas SLs foi obtido com ajustes cinemáticos à estrutura de satélites magnéticos, mostrando estar de acordo com as previsões da teoria das interações mediadas por elétrons de valência. A dependência da intensidade dos satélites com a temperatura indicou uma queda preferencial da magnetização nas monocamadas mais externas dos filmes de EuTe dentro da SL, ao se aproximar da temperatura de Nèel TN. Também foram investigadas as dependências de TN e do expoente crítico beta com a espessura do EuTe, o strain, e a existência ou não de correlações magnéticas. === In this work, thin EuTe films and EuTe/PbTe(SnTe) superlattices were grown, and their structural and magnetic properties were characterized. The molecular beam epitaxial growth parameters of the samples were optimized, particularly those of the EuTe/SnTe SLs. To this goal, the growth modes of EuTe on SnTe and vice versa were investigated, and the influence of substrate temperature and tellurium flux on the critical thicknesses. Several series of samples were grown aiming the specific magnetic measurements. Meanwhile, the structural characterization of the samples was made using high resolution X-ray diffraction. The SLs period, individual layer thicknesses, strain state, and interface quality, were obtained fitting the measured spectra with those calculated using dynamic diffraction theory, considering also the information from the reciprocal space maps around asymmetric reflections. The structural characterization played a significant role in the optimization of the growth parameters, and for the understanding of the magnetic properties. The magnetic characterization demonstrated a strong dependence of the magnetic properties on the thicknesses of the EuTe films. SQUID magnetometry results indicated a higher anisotropy for the EuTe/SnTe SLs with thinner SnTe spacers, which was explained considering the increasing roughness pointed by the structural characterization. Magnetic X-ray resonant diffraction, combined with polarization analysis of the diffracted beam, was found to be extremely useful in the study of the magnetic order of EuTe films and multilayers. Using this technique, we investigated the resonances at the Eu L2 and L3 absorption edges, the spins orientation within the lattice, and the temperature dependence of the magnetic peaks. The importance of considering fourth order interactions in EuTe was demonstrated, and the ratio between the fourth order and second order exchange constants was calculated. Magnetic peaks were also observed for the EuTe/PbTe and EuTe/SnTe SLs. The higher quality of the EuTe/PbTe superlattices allowed the observation of magnetic correlations among the EuTe layers across the PbTe spacers. Kinematic fits to the magnetic satellites structure allowed to determine the interlayer order, which was in agreement with the predictions of the theory of magnetic correlations mediated by valence band electrons. The dependence of the satellites intensities with temperature indicated a preferential demagnetization of the external monolayers of the EuTe layers within the SL, as the temperature increased toward TN. We also investigated the dependences of TN and critical exponent β on EuTe thickness, strain state, and existence of magnetic correlations.