Trabajo de seminario para optar por el título de Ingeniero en Materiales, 2009.

Directores: Dra. Steren, Laura.
Tutor: Levy, Pablo.
Lugar de realización: Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina.

Los materiales ferromagnéticos integrados a semiconductores están siendo intensamente estudiados debido a sus potenciales aplicaciones en electrónica de espín. El MnAs crecido epitaxialmente sobre el sustrato semiconductor GaAs cumple con la propiedad de ser ferromagnético a temperatura ambiente, pero además, en la interfase MnAs/GaAs hay unión química sin haber otras fases o productos de reacciones químicas entre estos compuestos. Esto significa que el MnAs es integrable al GaAs y que en una juntura MnAs/GaAs no hay formación de fases que alteren en el tiempo las propiedades magnéticas de transporte y por consiguiente, la funcionalidad de un dispositivo. Sin embargo, al momento de pensar en aplicaciones computacionales se plantea el desafío de reducir los tama¤os de los dispositivos, para lo cual es imprescindible adecuar procesos de micro y nanofabricación. Una vez confinado el material es necesario examinar cómo la reducción de tama¤os e interfases afectan sus propiedades físicas. Este trabajo está focalizado en la optimización del proceso de micro y nanoestructuración de films de MnAs. Esto se llevó a cabo combinando litografía óptica y litografía electrónica con grabado iónico. También se realizaron caracterizaciones topográficas, magnéticas y estructurales del material. Las caracterizaciones topográficas se realizaron mediante microscopía de fuerza atómica (AFM). Las caracterizaciones magnéticas se realizaron mediante microscopía de fuerza magnética (MFM) y mediante mediciones magnetométricas con un magnetómetro de muestra vibrante (VSM) y un magnetómetro SQUID. Los resultados de MFM y de las mediciones con el VSM, además de servir para la caracterización magnética, contribuyeron al análisis de la configuración de dominios magnéticos en los films, mientras que los resultados obtenidos con el magnetómetro SQUID sirvieron para caracterizar arreglos micrométricos. La caracterización estructural se realizó mediante difracción de rayos X. Los resultados fueron también comparados con los existentes en la literatura.

English version:

The ferromagnetic materials integrated to semiconductors are being intensely studied due to their potential applications in spintronic devices. The MnAs epitaxially grown on the semiconductor substratum GaAs not only expires with the property of being ferromagnetic at room to temperature, but also there is a good chemical bonding in the MnAs/GaAs interface without being other phases or products of chemical reaction between them. This means that the MnAs is integrable to the GaAs because in a MnAs/GaAs junction there is no phase formation that changes its magnetic and electronic transport properties, and consequently the functionality of a device. Nevertheless, thinking of computational applications, we have to face the challenge of reducing the sizes of the devices. So, it is imperative to adapt the processes of micro and nanostructuring. Once confined the material it is necessary to examine how the reduction of sizes and interfaces affect its physical properties. This work is focused in the optimization of the process of micro and nanostructuring of MnAs films. This was possible with the combination of optical and electronic lithography with ion etching. Also, we made topographic, magnetic and structural characterizations of the MnAs and our results were compared with the literature. The topographic characterizations were carried out in a atomic force microscopy (AFM). The magnetic characterizations were performed by magnetic force microscopy (MFM) and magnetometric measurements in a vibrating sample magnetometer (VSM) and a SQUID magnetometer. The MFM and VSM results not only helped us to characterize the MnAs films, but also to analyze their magnetic domains configurations, whereas the micrometric arrays were only measured in the SQUID magnetometer. The structural characterization was made by X ray diffraction. The results obtained were compared with those of the literature.