Thesis:

Modelación y caracterización de películas delgadas ordenadas en multicapas

El estudio de las películas delgadas ordenadas en multicapas es una de las áreas más importantes de la ciencia de materiales debido a su relevancia para aplicaciones tecnológicas a nanoescala. Estas estructuras presentan propiedades únicas y emergentes que no se encuentran en materiales magnéticos comunes, lo cual abre una amplia gama de posibilidades para diseñar dispositivos nanométricos con menor masa y tamaño, a la vez que ofrecen un rendimiento superior. En particular, las multicapas magnéticas permiten el control preciso de propiedades eléctricas, magnéticas, ópticas y mecánicas, dependiendo de diversos factores. Entre ellos, se incluyen la composición de los materiales en cada capa, el espesor individual de estas capas, el espesor total de la película, el orden de las capas, la orientación cristalográfica y la tensión mecánica que se genera entre ellas. La posibilidad de ajustar estos parámetros de diseño nos permite inducir y controlar fenómenos físicos fundamentales. Por ejemplo, es posible introducir acoplamientos ferromagnéticos o antiferromagnéticos, controlar la dirección de la anisotropía magnética —ya sea en el plano o perpendicular— y manipular efectos de transporte de espín como el Efecto Hall y el Efecto Hall Inverso. Además, el control de parámetros como el amortiguamiento magnético, la magnetización de saturación y la magnitud de la interacción Dzyaloshinskii–Moriya (DMI) resulta crucial para el estudio de skyrmiones. Estos objetos topológicos tienen el potencial de revolucionar el campo de la espintrónica debido a sus propiedades únicas y a su aplicación en dispositivos de almacenamiento y procesamiento de información.

The study of ordered multilayered thin films is one of the most important areas of materials science due to its relevance to technological applications at the nanoscale. These structures exhibit unique and emergent properties not found in common magnetic materials, opening up a wide range of possibilities for designing nanoscale devices with lower mass and size while offering superior performance. In particular, magnetic multilayers enable precise control of electrical, magnetic, optical, and mechanical properties, depending on various factors. These factors include the composition of the materials in each layer, the individual thickness of these layers, the total film thickness, the layer order, crystallographic orientation, and the mechanical stress generated between them. The ability to tune these design parameters allows us to induce and control fundamental physical phenomena. For example, it is possible to introduce ferromagnetic or antiferromagnetic couplings, control the direction of magnetic anisotropy—either in-plane or perpendicular—and manipulate spin transport effects such as the Hall effect and the inverse Hall effect. Furthermore, control of parameters such as magnetic damping, saturation magnetization, and the magnitude of the Dzyaloshinskii–Moriya interaction (DMI) is crucial for the study of skyrmions. These topological objects have the potential to revolutionize the field of spintronics due to their unique properties and their application in information storage and processing devices.