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Thickness dependence of magnetization reversal and magnetostriction in Fe81Ga19 thin films

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  • Additional Information
    • Contributors:
      Calloch, Patricia; Laboratoire d'Optique et de Magnétisme (OPTIMAG); Université de Brest (UBO)-Centre Hospitalier Régional Universitaire de Brest (CHRU Brest)-Institut Brestois Santé Agro Matière (IBSAM); Université de Brest (UBO); Laboratoire de magnétisme de Bretagne (LMB); Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM); Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM); Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES); Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse); Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT); Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP); Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP); Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse); Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Physics Department [University of Johannesburg]; University of Johannesburg [South Africa] (UJ); Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599); Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP); Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP); Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse); Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA); University of Johannesburg (UJ); Physics Department University of Johannesburg; University of Johannesburg South Africa (UJ)
    • Publication Information:
      Preprint
    • Publication Information:
      American Physical Society (APS), 2019.
    • Publication Date:
      2019
    • Abstract:
      Among the magnetostrictive alloys the one formed of iron and gallium (called "Galfenol" from its U.S. Office of Naval Research discoverers in the late 90's) is attractive for its low hysteresis, good tensile stress, good machinability and its rare-earth free composition. One of its applications is its association with a piezoelectric material to form a extrinsic multiferroic composite as an alternative to the rare room temperature intrinsic multiferroics such as BiFeO$_3$. This study focuses on thin Fe$_{0.81}$Ga$_{0.19}$ films of thickness 5, 10, 20 and 60 nm deposited by sputtering onto glass substrates. Magnetization reversal study reveals a well-defined symmetry with two principal directions independent of the thickness. The magnetic signature of this magnetic anisotropy decreases with increasing FeGa thickness due to an increase of the non-preferential polycrystalline arrangement, as revealed by transmission electron microscopy (TEM) observations. Thus when magnetic field is applied along these specific directions, magnetization reversal is mainly coherent for the thinnest sample as seen from the transverse magnetization cycles. Magnetostriction coefficient reaches 20 ppm for the 5 nm film and decreases for thicker samples, where polycrystalline part with non-preferential orientation prevails.
    • File Description:
      application/pdf
    • ISSN:
      2331-7019
    • Accession Number:
      10.1103/physrevapplied.12.024020
    • Accession Number:
      10.48550/arxiv.1903.05397
    • Rights:
      APS Licenses for Journal Article Re-use
      arXiv Non-Exclusive Distribution
    • Accession Number:
      edsair.doi.dedup.....a891bdc221c3b2c458417f1547fdbf6e