Heusler alloys – processing, characterization and study of physico-chemical properties

Abstract

La tesis trata de la fabricación de nuevos materiales basados en aleaciones Heusler ternarias y cuaternarias, que muestran elevados valores de polarización de espín, tanto teóricos, como experimentales. Las aleaciones Heusler son candidatas adecuadas para aplicaciones en espintrónica, por su gran momento magnético, elevada temperatura de Curie y altos valores de polarización de espín. Para obtener las propiedades pronosticadas de las aleaciones Heusler como half-metallicity (100% polarización de espín), se necesita obtener la estructura cristalina L21 de la aleación. Esto se puede lograr con técnicas de enfriamiento ultrarrápido como “melt-spinning” o el método de Taylor-Ulitovsky. Por lo tanto, la parte experimental de la tesis se refiere a la preparación de aleaciones Heusler basadas en Co2 y Cu2Mn en forma de cinta por la técnica de melt-spinning. Gracias a la técnica de solidificación rápida, muchas de las muestras (excepto Co2MnAl-B2) exhiben estructura cristalina L21 altamente ordenada. El valor más alto de polarización de espín se enco tró en la aleación Heusler cuaternaria de Co2Mn0.5Fe0.5Si obtenida por melt-spinning con P = 90%. Esto puede confirmar la posibilidad de la estabilización de la polarización de espín mediante la adición de Mn en la aleación Heusler de Co2FeSi. El método Taylor-Ulitovsky, permite fabricar, a partir de aleaciones volúmicas, microhilos recubiertos con vidrio. En este caso, la velocidad de enfriamiento (107 K/s) es más elevada, comparada con la velocidad de enfriamiento de la técnica de “melt-spinning” (106 K/s). La muestra más interesante preparada por el método de Taylor-Ulitovsky es el microhilo recubierto de vidrio Co2FeSi con diámetro del núcleo metálico interno de alrededor de 2 μm y el diámetro del recubrimiento externo de Pyrex alrededor de 20 μm. Los análisis de difracción de electrones retrodispersados (EBSD) indican que los microhilos tienen estructura monocristalina con sus planos cristalinos [101] orientados en la dirección paralela al eje del hilo. Además, las medidas de transporte eléctrico han revelado un comportamiento half-metallic en el rango de temperatura de T ≤ 88 K. Debe tomarse en cuenta que por el método de fabricación de Taylor-Ulitovsky se pueden producir hilos con diámetro menor a 90 nm. Teniendo en cuenta que la preparación es fácil y se pueden producir grandes cantidades de microhilos monocristalinos de aleación Heusler con bajo coste, estas ventajas brindan una oportunidad para aplicaciones de la aleación en espintrónica, donde se necesitan materiales con alta polarización de espín, y como ya se mencionó, reduciendo el diámetro de los microhilos es posible obtener materiales adecuados para dispositivos espintrónicos.