Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

germanuro de hierro

\n| SpaceGroup = P2 1 3 (No. 198), [[Pearson symbol|cP8]]\n| LattConst_a = 0.4689 nm\n| UnitCellFormulas = 4\n}}"},"Section7":{"wt":"{{Chembox Hazards\n| ExternalSDS = \n| MainH...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

El germanuro de hierro ( FeGe ) es un compuesto intermetálico , un germanuro de hierro . En condiciones ambientales, cristaliza en tres polimorfos con estructuras monoclínica , hexagonal y cúbica. El polimorfo cúbico no tiene centro de inversión , por lo que es helicoidal, con quiralidades dextrógiras y levógiras . [ 1 ]

Magnetismo

Diagramas de fase experimentales cuando el campo magnético aplicado H se dirige perpendicular o paralelamente a una película delgada de FeGe. Al aumentar el campo magnético, el ordenamiento magnético de los espines de FeGe cambia de helicoidal (H) a skyrmión (SkL), cónico (C) y polarizado por campo (FP, es decir, ferromagnético regular).
Imágenes simuladas y medidas (mediante STXM ) de las fases helicoidal, de skyrmión y cónica. Barra de escala: 200 nm

El FeGe se estudia ampliamente por sus inusuales propiedades magnéticas. Los espines de los electrones en este material muestran disposiciones espaciales disímiles, pero regulares, a diferentes valores del campo magnético aplicado. Estas disposiciones se denominan helicoidal , red de skyrmiones y cónica. Se pueden controlar no solo mediante la temperatura y el campo magnético, sino también mediante la corriente eléctrica , y la densidad de corriente requerida para manipular skyrmiones (~10⁶ A /m² ) es aproximadamente un millón de veces menor que la necesaria para mover dominios magnéticos en ferromagnetos tradicionales. Como resultado, los skyrmiones tienen una aplicación potencial en dispositivos de almacenamiento magnético de ultra alta densidad . [ 2 ]

Las estructuras helicoidales, cónicas y de skyrmión no son exclusivas del FeGe; también se encuentran en el MnSi , el MnGe y compuestos similares, pero a diferencia de estos materiales, la observación de patrones de ordenamiento magnético en el FeGe no requiere enfriamiento criogénico. [ 2 ] La desventaja del FeGe sobre el MnSi es su polimorfismo, que dificulta el crecimiento de cristales homogéneos grandes. [ 1 ]

Estructura

El germanuro de hierro es un compuesto no estequiométrico donde la relación Ge:Fe a menudo se desvía de 1. El compuesto Fe₂Ge₃ es una fase de Nowotny que presenta una estructura de escalera de chimenea. Es un semiconductor con una banda prohibida de 0,03 eV. [ 3 ]

Síntesis

FeGe policristalino

El FeGe policristalino se produce mediante refundición por arco al vacío , sinterización por plasma de chispa o tratamiento a alta presión y alta temperatura de una mezcla de hierro elemental y germanio. Se pueden cultivar monocristales de FeGe de aproximadamente 1 mm de tamaño a partir del polvo mediante una reacción de transporte químico y yodo como agente transportador. La temperatura de la fuente se mantiene a 450 °C y el gradiente de temperatura a aproximadamente 50 °C a través del tubo de reacción, durante 1-2 semanas. [ 4 ] [ 5 ]

Película delgada de FeGe

Las películas de FeGe se pueden cultivar epitaxialmente sobre Si (111) mediante MBE. La película delgada de FeGe es policristalina con rotaciones en el plano de ± 30° alrededor del eje [111] fuera del plano. [ 6 ] Las simulaciones teóricas indican que la película delgada de FeGe puede contener fases de cilindro de skyrmión o bobber quiral, que fueron visualizadas recientemente en una película delgada de FeGe de 35 nm en vista plana mediante STEM/TEM de Lorentz. [ 6 ]

Referencias

  1. 1 2 3 Lebech, B; Bernhard, J; Freltoft, T (1989). "Estructuras magnéticas del FeGe cúbico estudiadas mediante dispersión de neutrones de ángulo pequeño". Journal of Physics: Condensed Matter . 1 (35): 6105– 6122. Bibcode : 1989JPCM....1.6105L . doi : 10.1088/0953-8984/1/35/010 . S2CID 250793284 . 
  2. 1 2 Nagaosa, Naoto; Tokura, Yoshinori (2013). "Propiedades topológicas y dinámica de skyrmiones magnéticos". Nature Nanotechnology . 8 (12): 899– 911. Bibcode : 2013NatNa...8..899N . doi : 10.1038/nnano.2013.243 . PMID 24302027 . 
  3. ↑ Verchenko, Valeriy Yu.; Wei, Zheng; Tsirlin, Alexander A.; Callaert, Carolien; Jesche, Anton; Hadermann, Joke; Dikarev, Evgeny V.; Shevelkov, Andrei V. (2017). "Crecimiento de cristales de la fase de escalera de chimenea de Nowotny Fe 2 Ge 3 : Explorando un nuevo semiconductor de banda estrecha basado en Fe con un rendimiento termoeléctrico prometedor". Química de materiales . 29 (23): 9954– 9963. doi : 10.1021/acs.chemmater.7b03300 . hdl : 10067/1485310151162165141 . ISSN 0897-4756 . 
  4. ↑ Hiroto, Takanobu; So, Yeong-Gi; Kimura, Kaoru (2018). "Síntesis y estabilidad térmica de compuestos intermetálicos TMGe de tipo B20 (TM = Mn, Fe y Co) preparados mediante molienda mecánica" . Materials Transactions . 59 (6): 1005–1008 . doi : 10.2320/matertrans.M2018016 .
  5. ^ Abedul, MT; Cortés-Ortuño, D.; Turnbull, Luisiana; Wilson, Minnesota; Groß, F.; Träger, N.; Laurenson, A.; Bukin, N.; De mal humor, SH; Weigand, M.; Schütz, G.; Popescu, H.; Fan, R.; Steadman, P.; Verezhak, JAT; Balakrishnan, G.; Loudon, JC; Twitchett-Harrison, AC; Hovorka, O.; Fangohr, H.; Ogrín, FY; Gräfe, J.; Hatton, PD (2020). "Imágenes en el espacio real de tubos skyrmion magnéticos confinados" . Comunicaciones de la naturaleza . 11 (1): 1726. arXiv : 1909.04528 . Código Bib : 2020NatCo..11.1726B . doi : 10.1038/ s41467-020-15474-8 . PMC 7138844. PMID 32265449 .  
  6. 1 2 Wang, Binbin; Bagués, Núria; Liu, Tao; Kawakami, Roland K.; McComb, David W. (2022-01-01). "Extracción de contraste magnético débil a partir de contraste de fondo complejo en películas delgadas de FeGe en vista plana" . Ultramicroscopy . 232 113395. doi : 10.1016/j.ultramic.2021.113395 . ISSN 0304-3991 . PMID 34653891. S2CID 239003196 .