Effects of Ar pressure on magnetic and magnetocaloric properties of sputtered Er–Co thin films

Kim, Miri; Jung, Myung Hun; Kim, Chung Man; Lim, Sang Ho

doi:10.1016/j.physb.2015.03.028

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“…Os dispositivos eletrônicos de micro e nano escala modernos requerem técnicas de refrigeração em micro-escala, portanto, tem-se desenvolvido pesquisas investigando o EMC em filmes finos (2,3,4) . O efeito magnetocalórico de uma substância é caracterizado pela variação adiabática da temperatura e pela variação isotérmica da entropia magnética quando o material está sob a influência de um campo magnético variável.…”

Section: Introductionunclassified

Filmes de gadolínio depositados por magnetron sputtering sobre Si em diferentes potenciais de polarização

Alfaro¹,

Vieira²,

Sagás³

et al. 2016

RBAV

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ResumoFilmes finos de gadolínio (Gd) foram depositados em substratos de silício (Si) via triodo magnetron sputtering (TMS) com corrente constante de 0,5 A em atmosfera de argônio sob pressão de 0,4 Pa sem uso de aquecimento externo. Diferentes condições de deposição foram aplicadas ao substrato: potencial flutuante (1,1 V), polarização negativa (-15, -30 e -50 V), polarização positiva (5, 10 e 15 V) e substrato aterrado. Uma deposição com magnetron sputtering convencional também foi realizada em potencial flutuante (-16 V). As espessuras, medidas por perfilometria, foram da ordem de 0,9 μm. A estrutura cristalina e a morfologia dos filmes foram estudados por difração de raios-X (DRX) com ângulo rasante e microscopia de força atômica (MFA), respectivamente. Observou-se que a polarização positiva leva a uma corrente maior comparada a aplicação de uma polarização negativa. As imagens de MFA mostram que as superfícies dos filmes têm "grãos" alongados sem diferença significativa entre as amostras de diferentes polarizações. Os espectros de DRX apresentaram as mesmas características para todos os filmes. Portanto, as diferentes polarizações não causam mudanças significativas na morfologia e cristalinidade dos filmes. Medidas das propriedades elétricas como resistividade, concentração de portadores, mobilidade eletrônica e magnetorresistência pela técnica de van der Pauw apresentaram resultados ligeiramente distintos para cada polarização. The film thicknesses, measured by profilometry, were close to 0.9 μm. The crystalline structure and morphology of the films were analyzed by grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD) and atomic force microscopy (AFM). When positive bias is applied to the substrate, a higher current was measured than for negative bias. The AFM images show that the film surface has elongated "grains". No significant difference in morphology was observed for the different bias. The XRD spectra present the same characteristics for all samples. Thus, the results showed that the bias has no significant effect on the surface morphology and crystallinity of the films. Measurements of the electrical properties such as resistivity, carrier concentration, mobility electronics and magnetoresistance by the technique of van der Pauw presented slightly different results for each polarization. Palavras-chave:

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Section: Introductionunclassified

Filmes de gadolínio depositados por magnetron sputtering sobre Si em diferentes potenciais de polarização

Alfaro¹,

Vieira²,

Sagás³

et al. 2016

RBAV

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“…Therefore, the sputtered atoms arriving at the substrate will be less energetic, thus resulting in a higher degree of amorphization. Some scattered results have been reported that demonstrate a large change in the magnetic properties as a function of P Ar , such as the magnetocaloric effects in Er–Co thin films 13 and the coercivity and magnetostriction in Tb–Fe thin films 14 . In order to understand the relationship between the degree of amorphization and the magnetic properties more clearly, a systematic study was conducted that involved fabrication of amorphous Fe–Zr alloy thin films over a wide composition range and characterisation of these films both structurally and magnetically.…”

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Large variation of magnetic properties of amorphous Fe–Zr thin films with Ar pressure during sputtering

Kim

Sung

Lim

2017

Sci Rep

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A large change is observed in the magnetic properties of amorphous Fe–Zr thin films sputtered at different Ar pressures. The change depends on the composition of the alloys and at compositions near 60 at.% Fe, for example, the magnetisation measured at 10 kOe increases 30-fold with an increase in the Ar pressure from 2 to 10 mTorr. The magnetic properties are well explained by a combination of two phenomena—superparamagnetism and spin glass behaviours—and the large change is partly related to the number density of a magnetically correlated region. Examinations of the microstructure by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and X-ray absorption fine structure spectroscopy reveal no appreciable difference in it as a function of the Ar pressure. This indicates that even a very slight change in the microstructure can greatly affect the magnetic properties of amorphous Fe–Zr thin films, thereby opening up the possibility of employing the magnetic properties of amorphous alloys for the characterisation of amorphous microstructures.

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Magnetism, transport, and atomic structure of amorphous binary YxCo1–x alloys

Hu,

Besbas,

Siewierska

et al. 2024

Phys. Rev. B

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Effects of Ar pressure on magnetic and magnetocaloric properties of sputtered Er–Co thin films

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Filmes de gadolínio depositados por magnetron sputtering sobre Si em diferentes potenciais de polarização

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Large variation of magnetic properties of amorphous Fe–Zr thin films with Ar pressure during sputtering

Magnetism, transport, and atomic structure of amorphous binary YxCo1–x alloys

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