The evolution of magnetic behavior in FeCoNi nanowires with different geometry

Nykiel, Anna; Zarzycki, Arkadiusz; Maziarz, Wojciech; Ghanbaja, Jaafar; Walcarius, Alain; Kąc, Małgorzata

The evolution of magnetic behavior in FeCoNi nanowires with different geometry

dc.contributor.author	Nykiel, Anna
dc.contributor.author	Zarzycki, Arkadiusz
dc.contributor.author	Maziarz, Wojciech
dc.contributor.author	Ghanbaja, Jaafar
dc.contributor.author	Walcarius, Alain
dc.contributor.author	Kąc, Małgorzata
dc.date.accessioned	2025-05-19T12:01:21Z
dc.date.available	2025-05-19T12:01:21Z
dc.date.issued	2025
dc.description.abstract	The repository contains the raw data of electrochemical (electrodeposition), structural (XRD), and magnetic studies (Hysteresis_loops, Magnetization_reversal_mechanism, FORC) of FeCoNi nanowires (NWs). They were studied as a potential candidate for the 3D magnetic memory units. For such an application, the materials should exhibit special magnetic properties determined by their chemical composition and geometry, tested in this work. FeCoNi NWs with different diameters (40, 100, 120 nm) and lengths (1.5, 3, 6 µm) were electrodeposited in the polycarbonate membranes. The geometry of the nanowires had no influence on their chemical composition and morphology. The samples showed a polycrystalline fcc structure with an hcp fraction (observed only at the selected potential) with twinning defects that appeared independently of the NW geometry. Magnetic measurements confirmed anisotropy along the NW axis, mainly determined by shape anisotropy and dipolar interactions between nanowires. Changes in the nanowire geometry, especially diameter, resulted in the modification of the coercivity and squareness, increasing for smaller diameters. Studies of the magnetization reversal mechanism showed a non-monotonic coercivity variation as a function of angle, pointing out the initial vortex domain wall propagation that transformed into a transverse or coherent rotation at angles closer to the hard direction. FORC analysis confirmed that the nanowire diameter is the main factor determining magnetostatic interaction between nanowires and indicated a non-interacting system in the case of a small diameter NW matrix. Magnetic imaging of the sample using Lorentz microscopy did not reveal domain walls, which together with FORC results, implies a single-domain structure of nanowires. Therefore, the obtained nanowires meet the criteria required for 3D racetrack memory applications. Repozytorium zawiera surowe dane z badań elektrochemicznych (elektrodepozycja), strukturalnych (XRD) i magnetycznych (Hysteresis_loops, Magnetization_reversal_mechanism, FORC) nanodrutów FeCoNi (NW). Badano je pod kątem zastosowań jako trójwymiarowe jednostki pamięci magnetycznej. Do takiego zastosowania materiały powinny wykazywać szczególne właściwości magnetyczne określone przez ich skład chemiczny i przetestowane w tej pracy parametry geometryczne. Nanodruty FeCoNi o różnych średnicach (40, 100, 120 nm) i długościach (1,5, 3, 6 µm) zostały osadzone elektrolitycznie w membranach poliwęglanowych. Geometria nanodrutów nie miała wpływu na ich skład chemiczny i morfologię. Próbki wykazały polikrystaliczną strukturę fcc z frakcją hcp (obserwowaną tylko przy wybranym potencjale) z defektami w postaci bliźniaków, które pojawiły się niezależnie od geometrii NW. Pomiary magnetyczne potwierdziły anizotropię wzdłuż osi NW, determinowana głownie przez anizotropię kształtu i oddziaływania dipolowe między nanodrutami. Zmiany w geometrii nanodrutu, zwłaszcza średnicy, skutkowały modyfikacją koercji i kwadratowości, powodując wzrost tych parametrów w przypadku małych średnic. Badania mechanizmu odwrócenia namagnesowania wykazały niemonotoniczną zmianę koercji jako funkcję kąta, wskazując początkowo na propagację ściany domeny wirowej, która przekształciła się w poprzeczną lub koherentną rotację przy kątach bliższych twardemu kierunkowi. Analiza FORC potwierdziła, że średnica nanodrutu jest głównym czynnikiem determinującym oddziaływanie magnetostatyczne między nanodrutami i wskazała na układ nieoddziaływujący w przypadku matrycy NW o małej średnicy. Obrazowanie magnetyczne próbki przy użyciu mikroskopii Lorentza ujawniło strukturę monodomenową, co potwierdziły pomiary FORC. Tak więc uzyskane nanodruty spełniają kryteria wymagane dla zastosowań pamięci 3D racetrack.
dc.identifier.doi	https://doi.org/10.48733/no3.25.019
dc.identifier.uri	https://rifj.ifj.edu.pl/handle/item/473
dc.publisher	Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences
dc.subject	nanowire
dc.subject	FeCoNi alloys
dc.subject	nanotwins
dc.subject	electrodeposition
dc.subject	magnetic properties
dc.subject	Lorentz microscopy
dc.subject	nanodrut
dc.subject	stopy FeCoNi
dc.subject	nanobliźniaki
dc.subject	elektroosadzanie
dc.subject	właściwości magnetyczne
dc.subject	mikroskopia Lorentza
dc.title	The evolution of magnetic behavior in FeCoNi nanowires with different geometry
dc.title.alternative	Ewolucja zachowania magnetycznego w nanodrutach FeCoNi o różnej geometrii
dc.type	Dataset