RESUMO

Materiais magnetostrictivos são interessantes para aplicação em dispositivos tais como controle de vibração ativo, implantação de superfícies de controle e captação de energia por sensores de torque e estresse. As ligas de FeGa massivas apresentam magnetostricção. Muito embora sua origem seja controversa, é sabido que alguns ingredientes são necessários, tais como ordenamento dos átomos de Ga, distorção tetragonal da estrutura cristalina, alto grau de textura (preferencialmente [001]) e constantes elásticas fortemente dependentes da quantidade de Ga na liga. O controle destes parâmetros é uma condição necessária para a obtenção de nanoestruturas de FeGa magnetostrictivas. No trabalho desenvolvido aqui, estudamos o efeito da temperatura do substrato e recozimentos nas propriedades dos filmes de FeGa para uma proporção constante de Fe e Ga. Os filmes de FeGa(36nm)/ZnSe/GaAs(001) foram crescidos por MBE (MBE – molecular beam epitaxy). Durante o crescimento, as pressões parciais de Ga e Fe na câmara foram mantidas constantes e variou-se a temperatura do substrato (Ts). Foram crescidos filmes com Ts = 180 °C sem recozimento e com recozimento por uma hora em 320 °C e filmes com Ts = 320 °C. Estudamos a estrutura dos filmes por medidas de difração de raios–x. As medidas de difração de raio-x permitiram determinar os parâmetros de rede das amostras. Foi observada textura [001] e uma distorção tetragonal em função das temperaturas de crescimento e de recozimento. Os parâmetros de rede do FeGa na direção [001] são entre 1.1 % e 3.6 % maiores que o do ferro puro (a = 0.286 nm). Este fenômeno é explicado pela variação da constante elástica do Fe com a adição de Ga. Foi observado que o tratamento térmico relaxa a estrutura do FeGa. As propriedades magnéticas foram estudadas por medidas de magnetização em função do campo magnético em 300 K e 10 K. A partir dos ciclos de histerese foram obtidas as constantes anisotrópicas K para amostras com 14% e 29% de Ga. Com 14% de Ga, foi encontrado um K 7% maior do que o do Fe puro (45 kJ/m^3), enquanto que para 29% os filmes são isotrópicos. Neste caso os pares Ga-Ga na família de direções [100] podem se distribuir aleatoriamente minimizando a anisotropia magnetocristalina do Fe. Em conclusão, a textura, as variações dos parâmetros de rede em função da dopagem, temperatura de crescimento e de recozimento, bem como as características de anisotropias magnéticas observadas indicam que as amostras de FeGa possuem as características de um material magnetostrictivo mesmo quando crescidas na forma de filmes finos.

Palavras-chave: FeGa, Magnetostricção, Filme Fino