Simulación Monte Carlo de películas delgadas ferromagnéticas

Abstract

RESUMEN: Con base en el método Monte Carlo se estudian las propiedades magnéticas y el comportamiento crítico de películas delgadas ferromagnéticas de dimensión LxLxd, con estructura cúbica simple. Se implementó una dinámica de Metropolis, un modelo de Ising con interacciones a primeros vecinos y condiciones de frontera periódicas en dirección transversal y condiciones de frontera libres en la dirección d perpendicular al plano de la película. Para diferentes espesores de película, definidos por el número de monocapas, se calculan la magnetización por espín, la susceptibilidad magnética y el cumulante de cuarto orden de la magnetización en función de la temperatura. Se calculan también en forma diferenciada las contribuciones del bulk y la superficie, y se estiman los exponentes críticos ν, β y γ. Finalmente se presenta y discute la dependencia de la temperatura crítica con el espesor de las películas.

ABSTRACT: On the basis of the Monte Carlo method, the magnetic properties and the critical behavior of ferromagnetic simple cubic thin films of LxLxd dimension are studied. Both the Metropolis dynamics and an Ising model involving nearest neighbor interactions with periodic boundary conditions along the transversal direction and free boundary conditions along the d direction, perpendicular to the film surface, were implemented. For different film thicknesses, determined by the number of monolayers, we compute the magnetization per spin, the magnetic susceptibility and the fourth order magnetization cumulant as a function of temperature. Bulk and surface contributions were also computed in a differentiated fashion, from which the critical exponents ν, β and γ were estimated. Finally, the dependence of the critical temperature on the thickness is presented and discussed.