Hysteretic magnetic behavior of AuCo nanocomposite systems

Nowadays, the search for innovative nanocomposite systems consisting of at least two different magnetic phases is attracting remarkable attention. Indeed, the intimate mixing of the different phases at the nano scale level may give rise to new materials showing unique properties. In particular, a fine tuning of their overall magnetic anisotropy may be obtained and, accordingly, of their magnetic hysteretic properties. In this framework, this thesis is dedicated to an in-depth study of the magnetic properties of AuCo nanostructures in form of both continuous films and Nano Holes Array (NHA) systems. The studied structures have been grown by magnetron sputtering co-deposition technique; method, which working far from the thermodynamic equilibrium, allows the alloying of Au and Co and the production of a bimetallic compound can be achieved to a good extent. Our samples mainly consist of a structurally disordered ferromagnetic alloy in which segregated Co nanoparticles are dispersed and the two phases are finely intermixed. The aim of this research is mainly focused on the magnetism of these AuCo nanocomposite structures in function of both the concentration ratio between the two metals and the thickness. In addition, the study highlights how the nanostructuring process affects the overall magnetic behavior. The magnetic properties of the studied AuCo nanostructures have been investigated from both an experimental point of view and a micromagnetic point of view. Our magnetic analyses emphasize that the investigated systems must be treated as fully-fledged composite structures and the obtained results enlarge the knowledge on nanocomposite materials in the prespective to control their overall magnetic anisotropy and, hence, the magnetization reversal process.Oggigiorno, la ricerca di sistemi nanocompositi costituiti da almeno due fasi magnetiche sta suscitando una sempre maggiore attenzione. In effetti, l’intima miscelazione di due o più fasi magnetiche a livello nanometrico può dare origine a materiali che mostrano proprietà uniche. In particolare, è possibile raggiungere un accurato controllo della anisotropia complessiva del sistema e, di conseguenza, delle sue caratteristiche isteretiche. In questo contesto, questa tesi è dedicata ad un approfondito studio delle proprietà magnetiche di nano- strutture oro-cobalto (AuCo) sia in forma di film continui che di matrici periodiche nanostrutturate (Nano Holes Arrays). Le strutture in esame sono state cresciute grazie alla tecnica del co-sputtering; metodo che, lavorando lontano dalla condizione di equilibrio termodinamico, consente di ottenere una lega di Au e Co e la produzione di un composto bimetallico può essere raggiunta in buona misura. I campioni prodotti consistono principalmente di una lega ferromagnetica strutturalmente disordinata in cui sono disperse nanoparticelle di Co e le due fasi sono finemente mescolate. Lo scopo di questa ricerca è principalmente focalizzato sull’evoluzione delle proprietà magnetiche sia in funzione del rapporto di concentrazione tra i due metalli che dello spessore. Inoltre, lo studio evidenzia come il processo di nanostrutturazione influisca sul comportamento magnetico generale. La caratterizzione magnetica è stata condotta sia da un punto di vista sperimentale che da un punto di vista micromagnetico. I nostri studi sottolineano come i sistemi investigati debbano essere considerati struttute magnetiche nanocomposite a tutti gli effetti ed i risultati ottenuti ampliano la conoscenza su questa tipologia di mate- riali nella prospettiva di controllare la loro anisotropia magnetica e, quindi, il processo di inversione della magnetizzazione