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Dissertations / Theses on the topic 'Filme magnético'
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Castro, Edgar David Guarin. "Análise das microestruturas magnéticas em filmes de FeNi." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2017. http://repositorio.unb.br/handle/10482/23286.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017.Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-04-06T18:08:38Z No. of bitstreams: 1 2017_EdgarDavidGuarinCastro.pdf: 13967221 bytes, checksum: 5cf464b7be6dd878aa1766e53fd3f994 (MD5)
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O presente trabalho expõe um estudo estrutural e magnético feito em filmes policristalinos de FeNi sobre substratos de Si. Medidas de energia dispersiva de raios X indicaram concentrações relativas de 64% para o ferro e 36% para o níquel, o que significa que os filmes possuem a concentração Invar, fenômeno caracterizado pela queda do coeficiente de dilatação da liga até valores muito baixos. Estudos experimentais mostram que este fenômeno deve estar fortemente vinculado com a estrutura magnética das ligas, mas os modelos teóricos ainda não conseguem explicar completamente a relação entre suas propriedades magnéticas e mecânicas, motivando continuados estudos sobre suas propriedades magnéticas. Nesta pesquisa foi proposto estudar e analisar a configuração micromagnética para três filmes de FeNi na concentração Invar, para três diferentes espessuras (30, 70 e 140 nm), por meio de técnicas experimentais como a magnetometria e a microscopia de força magnética (MFM), assim como por meio do uso de simulações computadorizadas, para oferecer mais bases experimentais que contribuam na compreensão dos fenômenos presentes nas ligas Invar. Os resultados revelaram inomogeneidades magnéticas causadas pela policristalinidade dos filmes. As amostras também manifestaram um comportamento ferromagnético mole, com magnetizações de saturação e anisotropias efetivas crescentes com o aumento das espessuras. Os resultados também mostraram uma grande influência da anisotropia de forma que faz com que os filmes sejam facilmente magnetizados no plano. Finalmente, com base nas medidas de magnetometria, a estrutura micromagnética dos filmes foi mapeada por medidas de MFM e posteriormente simulada com o software MuMax3. Os mapas revelaram domínios com magnetizações locais paralelas à superfície dos filmes, enquanto que as paredes possuem uma estrutura tipo Bloch, principalmente no interior dos filmes mais grossos. Deste modo, percebe-se que a anisotropia do material define eixos fáceis de magnetização no plano dos filmes, por causa da anisotropia de forma, que obriga às paredes de domínio a se distribuírem nos filmes, formando padrões de ziguezague irregulares na superfície.
The present work reports structural and magnetic study of FeNi polycrystalline films on Si substrates. X-ray dispersive energy measurements indicated relative concentrations of 64% iron and 36% nickel, which means that the films present Invar concentration, a phenomenon characterized by the decrease of the thermal expansion coefficient of the alloy to very low values. Experimental studies show that this phenomenon is strongly related to the magnetic structure of the alloys, but current theoretical models still cannot fully explain the relation between magnetic and mechanical characteristics of Invar alloys, motivating continued studies on their magnetic properties. In this research, the micromagnetic configuration for three FeNi films in Invar concentration and three different thicknesses (30, 70 and 140 nm) is analyzed according to their thicknesses. Experimental techniques such as SQUID magnetometry and Magnetic Force Microscopy (MFM) were used, as well as computer simulations, to offer more experimental bases that contribute to the understanding of the phenomena present in FeNi36 Invar alloys. Results revealed magnetic inhomogeneities caused by film polycrystallinity. The samples also showed a soft ferromagnetic behavior, with increasing saturation magnetizations and effective anisotropies with increasing thicknesses. Results also showed a great influence of shape anisotropy so that the films are easily magnetized in-plane. Finally, magnetometry measurements were complemented by micromagnetic structure mapping by Magnetic Force Microscopy, the resulting magnetic images were later simulated with the software MuMax3. The maps revealed domains with local magnetizations parallel to the surface of the films, while the walls have a Bloch-like structure, mainly inside the thicker films. In this way, the anisotropy of the material defines an easy axis of magnetization in the plane of the films, because of the shape anisotropy, which forces the domain walls to distribute in the films, forming irregular zigzag like patterns on the surface.
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Rocha, Alberto José Moreira. "Filmes formados pelo copolímero SEBS e nanopartículas de óxidos de ferro : preparação e caracterização." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2016. http://repositorio.unb.br/handle/10482/21038.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016.Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-06-30T15:35:42Z No. of bitstreams: 1 2016_AlbertoJoseMoreiraRocha.pdf: 2535560 bytes, checksum: fef3d65cd08359c9d071dc58b9a44c17 (MD5)
Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-07-28T11:03:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AlbertoJoseMoreiraRocha.pdf: 2535560 bytes, checksum: fef3d65cd08359c9d071dc58b9a44c17 (MD5)
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Neste trabalho foram produzidos filmes finos híbridos em matriz de poli(estireno)-bloco-poli(etileno-ran-butileno)-bloco-poli(estireno) SEBS e nanopartículas de óxido de ferro funcionalizadas com ácido oleico, por meio da técnica de spin-coating. Em uma primeira etapa, as nanopartículas de óxidos de ferro (diâmetro de 5,8 nm) foram sintetizadas por meio do método de coprecipitação química, e caracterizadas por meio das análises de espectroscopia Raman, UV-vis e no infravermelho, microscopia eletrônica de transmissão, análise termogravimétrica TG e medidas magnéticas. O coloide magnético formado por nanopartículas de óxidos de ferro funcionalizadas com ácido oleico dispersas em hexano foi misturado com a solução do copolímero SEBS preparada previamente para posterior deposição por spin coating. O estudo foi realizado em amostras de filmes depositados variando-se a concentração de partículas de óxidos de ferro e, como controles, foram preparados um filme casting, com a maior concentração de nanopartículas empregada, e o filme obtido com o copolímero. A caracterização dos filmes produzidos foi realizada empregando-se as técnicas de perfilometria, espectroscopias Raman e UV-vis, e medidas magnéticas. Os filmes apresentaram espessuras na faixa de 45 a 104 nm, a presença das nanopartículas no filme foi observada nos espectros Raman e de UV-vis, bem como nos resultados das medidas magnéticas. Os resultados mostraram também que os filmes apresentaram comportamento superparamagnético, indicando que as partículas de óxidos de ferro provavelmente não formam grandes agregados na arquitetura dos filmes. ________________________________________________________________________ ABSTRACT
In this study, hybrid thin films comprising oleic acid-coated iron oxide nanoparticles embedded in the SEBS [poly(styrene)-block-poly(ethilene-ran-butylene)-block-poly(styrene)] matrix were fabricated using spin coating approach. Firstly, the iron oxides nanoparticles (diameter 5,8 nm) were synthetized via chemical co-precipitation method and characterized by Raman, UV-vis and Infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, thermogravimetry and magnetic measurements. The resulting magnetic colloid was mixed with a previously prepared solution of SEBS copolymer, and employed for the spin coating deposition. The study was performed in thin films fabricated with different concentration of iron oxides nanoparticles and, as a control film, a casting sample prepared with the highest concentration of nanoparticles employed and another comprising only the copolymer deposited by spin coating. The characterization of films was performed using perfilometry, Raman and Infrared spectroscopy, UV-vis and magnetic measurement. The prepared films present films thickness in the range from 45 to 104 nm. The presence of the nanoparticles within the films was probed by Raman and UV-vis spectrum, as well as through magnetic measurements. The results show that films exhibit superparamagnetic behavior, indicating that particles do not form big clusters in the film structure.
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Brito, Lenilson Torres. "Estruturas magnéticas do EuSe por difração magnética de raios-X." [s.n.], 2010. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/277641.
Full textAbstract:
Orientador: Eduardo Granado Monteiro da SilvaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin
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Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo das estruturas magnéticas em um filme de EuSe por difração magnética de raios-X. Usamos um filme de EuSe de 3200 Å , com uma alta qualidade cristalina e crescido por epitaxia de feixe molecular sobre um substrato de BaF2(111). A difração magnética de raios-X revelou um diagrama de fases exibindo uma forte histerese entre 1.8 K e TN ~ 4.7 K, no qual duas fases antiferromagnéticas (AFM) foram observadas. Também foi observada uma fase defeituosa e que compete com uma das fases AFM, fazendo com que essas coexistam em uma determinada região de temperatura. Investigamos a intensidade integrada, vetor de propagação k = [hhh], e largura ? h dos picos nas fases magnéticas observadas, como função da temperatura. O acoplamento magnetoelástico neste composto também foi investigado em detalhes através de pequenas anomalias no seu parâmetro de rede longitudinal. Nossos resultados completam e sistematizam estudos prévios neste material, contribuindo para o entendimento de um complexo diagrama de fases em um sistema de Heisenberg clássico com competição de interações de troca de primeiros e segundos vizinhos
Abstract: This dissertation presents a study of the magnetic structures of a EuSe film by magnetic x-ray diffraction. We used a 3200 Å thick EuSe film with high crystalline quality, grown by molecular beam epitaxy over a BaF2(111) substrate. Magnetic x-ray diffraction revealed a phase diagram with strong hysteresis between 1.8 K and TN ~ 4.7 K, where two antiferromagnetic (AFM) phases were observed. In addition, a defective phase appears, and competes with one of the AFM phases, leading to a phase coexistence in a given temperature interval. We investigated the integrated intensity, propagation vector k = [hhh], and width ? h of these peaks in the observed magnetic phases as function of temperature. The magnetoelastic coupling in this compound was also investigated in detail through small anomalies in its longitudinal lattice parameter. Our results complete and systematize previous studies in this material, contributing for the understanding of the complex phase diagram of a classical Heisenberg system with competition amongst first and second neighbor exchange interactions
Mestrado
Física da Matéria Condensada
Mestre em Física
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Araujo, Alexandre Abdalla. "Propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de filmes finos de materiais magnéticos." [s.n.], 2008. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/277462.
Full textAbstract:
Orientador: Bernardo LaksTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-08-11T12:54:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_AlexandreAbdalla_D.pdf: 3128592 bytes, checksum: cb2ac303a68b8fb439a89a0ee1627986 (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: A Física de superfícies, interfaces e filmes finos vem se desenvolvendo muito rapidamente nas últimas décadas com o aparecimento de inúmeras técnicas experimentais para estudo das propriedades de superfície. Por outro lado, tem ocorrido um grande avanço dos equipamentos de informática e dos métodos computacionais, com o desenvolvimento de novos algoritmos, os quais já permitem o estudo de sistemas mais complexos como interfaces, defeitos, filmes-finos e nanofios, contendo um número cada vez maior de átomos. Um considerável interesse em superfícies e na deposição de filmes finos sobre superfícies, envolvendo metais, tem sido motivado pela possibilidade de se conseguir novas propriedades magnéticas e eletrônicas, incluindo temperaturas acima da temperatura ambiente, visando avanços tecnológicos em dispositivos eletrônicos. Nosso trabalho representa uma estratégia bastante promissora nessa área, pois nele identificamos claramente a possibilidade de produção de filmes finos com caráter ferromagnético half-metallic (isto é, com um canal de condução eletrônico semicondutor e outro metálico). Conforme pudemos mostrar, este caráter foi atingido a partir de pequenas variações de parâmetro de rede, de espessura de filme e de composição atômica. As propriedades observadas em nossos resultados teóricos sinalizam a importância de aplicação de diferentes materiais tais como CrAs, CrTe, CrAs(1-x)Sex, CrAs(1-x)T e x, CrSe(1-x) Tex, objetivando suas utilizações em Spintrônica. Desta forma, realizamos um estudo sistemático desses materiais, verificando suas propriedades eletrônicas e magnéticas e suas viabilidades de aplicações em novos dispositivos. Dois métodos de cálculo de estrutura eletrônica: o RS-LMTO-ASA (Real-Space ¿ Linear Muffin-Tin ¿ Atomic Sphere Approximation) e o FLAPW (Full Potential - Linearized Augmented Plane wave), assim como o método da Matriz Transferência foram utilizados em nossas investigações. Em primeiro lugar, apresentamos estudos teóricos sobre as fases estruturais e magnéticas observadas nas primeiras camadas de filmes finos de CrAs, crescidos sobre substratos de GaAs(001). Esses estudos englobaram processos de otimização de geometria, realizados através do método FLAPW, baseados em cálculos autoconsistentes de primeiros princípios, levando em consideração a polarização de spin. Em segundo lugar, estudamos as propriedades eletrônicas e magnéticas das superfícies CrAs(001) através do RS-LMO-ASA e determinamos as dispersões dos estados eletrônicos de superfície segundo direções de alta simetria na zona de Brillouin bidimensional. A seguir, como os resultados apontaram a possibilidade de obtermos mais materiais com comportamento ferromagnético half-metallic, passamos a investigar toda uma classe de materiais com estruturas volumétricas ou de filmes finos envolvendo os elementos Cr, As, Te, e Se, arranjados em ligas binárias (CrAs, CrSe, CrTe) e ternárias (CrAs(1-x)Sex, CrAs(1-x)T ex, CrSe(1-x)Tex), em diferentes concentrações e diferentes regiões superficiais. Como conseqüência, um amplo conjunto de resultados interessantes foi conseguido, confirmando nossas expectativas de que pequenas variações de parâmetro de rede, de espessura e de composição atômica são ingredientes fundamentais a serem considerados para se atingir uma transição do regime ferromagnético metálico para half-metallic e que isto representa uma área bastante promissora, que deverá estimular novos experimentos, com a produção de novos tipos de filmes finos, com espessura e composição controladas. Por último, apresentamos um estudo teórico do composto Fe2CoAl, no qual a precisão de nossos cálculos é comparada a medidas experimentais
Abstract: In the last decades, the Physics of Surfaces, Thin Films and Interfaces has motivated a great advance of the experimental techniques applied to study surface properties. In addition, a fast progress in the computational area has also occurred, with the development of powered computers, new methods of calculations, and new algorithms, which already allow the description of more complex systems, such as interfaces, defects, thin films and nanowires. A considerable interest in the deposition of thin films on surfaces, involving metals, has been motivated by the possibility of producing new devices using the fascinating electronic and magnetic properties, in order to produce technological advances in electronic devices. This work represents a promising strategy in this area, because we identify, clearly, the possibility of producing thin films with half-metallic character (that is, with a semiconductor electronic spin channel and a metallic spin channel, simultaneously). As we showed, this character was attained from small variations of lattice parameter, film thickness or atomic composition. The results of our theoretical calculations have pointed the importance of some materials such as CrAs, CrTe, CrAs(1-x)S ex, CrAs(1-x)Tex, CrS e(1-x)Tex to be used in the Spintronic branch. So, we carry out a systematic analysis of these new materials, emphasizing its structural, electronic and magnetic properties and the viability of using these materials in new electronic devices. Two different methods of electronic structure calculations: the RS-LMTO-ASA (Real-space - Linear Muffin-Tin - Atomic Sphere Approximation) and the LAPW (Linearized Augmented Plane-Wave), as well as the Matrix Transfer method have been used in our studies. Initially, we present the theoretical results of the structural and magnetic phases, observed in the first layers of thin films of orthorhombic CrAs, grown on a GaAs(001) substrate. Two geometry optimization processes have done with the Full-Potential Linearized Augmented Plane-Wave (FLAPW) method, based on first principles, self-consistent calculations, taking in account the spin polarization, at the scalar relativistic level. Secondly, we study the electronic and magnetic properties of the CrAs(001) surfaces, via the RS-LMTO-ASA, and determined the energy dispersion of the electronic surface states along two highly symmetric directions in the two-dimensional Brillouin zone. Then, as the results suggested the possibility of obtaining new thin films, with ferromagnetic half-metallic behavior, we started to investigate a large class of materials, with volumetric and thin films structures, of binary (CrAs, CrSe, CrTe) and ternary (CrAs(1-x)Sex, CrAs(1-x) Te, CrSe(1-x)Tex) systems, in different atomic concentrations and with different superficial regions. Consequently, a large quantity of interesting results was obtained for these ferromagnetic materials, confirming that small variations of lattice parameters, film thickness and atomic composition are the fundamental ingredients to be considered, in order to reach the transition from metallic regime to ferromagnetic half-metallic regime and that our results can stimulate new experiments with the aim of producing new thin films, with controlled thicknesses and atomic compositions. Finally, we present a theoretical study of the inter-metallic compound Fe2CoAl, by comparing the precision of our calculations with experimental measurements
Doutorado
Física da Matéria Condensada
Doutor em Ciências
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Prestes, Nicholas Figueiredo. "Estudo do acoplamento magnético entre filmes de óxido de cério e multicamadas de cobalto/platina com anisotropia magnética perpendicular." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/48929.
Full textAbstract:
Orientador: Dante Homero MoscaCoorientadora: Juliana Zarpellon
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 28/07/2016
Inclui referências : f. 86-92
Resumo: Neste trabalho, descrevemos as propriedades magnéticas do sistema composto por multicamadas de cobalto e platina (Co/Pt) recobertas por um filme nanocristalino de óxido de cério (CeO2 ou céria). O óxido de cério nanocristalino com vacâncias de oxigênio é um material com grande potencial tecnológico devido a algumas propriedades peculiares como ser transparente, isolante e ferromagnético à temperatura ambiente. Por sua vez, as multicamadas de (Co/Pt) apresentam grande anisotropia perpendicular magnética e um alto valor de magnetização de saturação. Neste trabalho, estudamos o acoplamento magnético entre estas duas estruturas em função da espessura da camada e do material de separação, ouro (Au) ou platina (Pt). As nanoestruturas analisadas podem ser descritas como FM1 / X / FM2, onde FM1 corresponde à camada de 20 nm de CeO2, FM2 corresponde a multicamada Co(0.6 nm) /Pt (0.8 nm) repetida 5 vezes, e X uma camada de 10 nm de Au ou camadas de Pt com espessuras de 20, 10, 5 e 3 nm. Essas nanoestruturas foram crescidas sobre substratos comerciais de silício (Si) monocristalino cobertos por uma camada de óxido (SiO2) recoberta por uma camada de 20 nm de Pt. As amostras de multicamadas de Co/Pt e as camadas espaçadoras de Au ou Pt foram fabricadas através da técnica de pulverização catódica e, posteriormente, filmes de CeO2 foram integrados à estrutura por eletrodeposição potenciostática. Difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão em modo de seção transversal foram utilizadas para caracterização estrutural do sistema. As medidas magnéticas foram executadas pela técnica de magnetometria por amostra vibrante, usando o método de análise dos ciclos menores de histerese magnética para investigar a reversão da magnetização das camadas individuais. Através da análise dos ciclos de histerese magnética, diferentes regimes de acoplamento magnético entre os filmes de céria e multicamadas (Co/Pt) são observados para diferentes materiais e espessuras da camada espaçadora. Destas medidas experimentais, também é possível observar o caráter magnético dipolar da interação de acoplamento, isto é, o campo magnético de fuga criado pelas multicamadas Co/Pt através da camada espaçadora de ouro ou platina. O modelo fenomenológico de Stoner- Wohlfarth estendido com um termo de acoplamento magnético intercamadas foi usado para descrever o comportamento magnético dos filmes acoplados magneticamente. Deste modelo obtivemos o valor de 18 ?J/m2 para a densidade energia de acoplamento magnético, em torno de 10 vezes menor que o caso do acoplamento antiferromagnético intercamadas no sistema Co/Cu(1 monocamada)/FeMn. Este acoplamento é praticamente independente da temperatura no intervalo investigado de 10 K a 300 K. A análise de energia magnética da configuração de estados de magnetização dentro deste modelo mostrou que o termo de acoplamento contribui para a estabilização da magnetização perpendicular na nanoestrutura magnética em estado de remanência e dentro da região de campo magnético entre +250 Oe e -250 Oe. Essa região de campo da ordem de várias dezenas de Oersted é interessante para aplicações como eletrodos ferromagnéticos em dispositivos spintrônicos baseados em magnetização perpendicular.
Abstract: Here we describe the magnetic properties of the system composed by cobalt and platinum multilayers (Co / Pt) covered with nanocrystalline films of cerium oxide (CeO2 or ceria). The nanocrystalline oxygen defective cerium oxide is a material with high technological potential due to some peculiar properties such as being transparent, insulating, and ferromagnetic at room temperature. In turn, the multilayer (Co/Pt) present a large perpendicular magnetic anisotropy and a high saturation magnetization value. We studied the magnetic coupling between these two structures depending on the spacer layer thickness and the spacer material, gold (Au) or platinum (Pt). The nanostructures analyzed can be described as FM1 / x / FM2 where the FM1 corresponds to a 20nm layer of CeO2, FM2 corresponds to [Co(0.6 nm)/Pt(0.8 nm)]x5 multilayer and X, a 10 nm thick Au layer or Pt layers with thicknesses of 20, 10, 5 and 3 nm. These nanostructures were grown on commercial substrates of silicon (Si) covered with a monocrystalline oxide layer (SiO2) coated with a 20 nm Pt layer. Samples of Co/Pt Multilayer with Au or Pt spacer layers were fabricated by sputtering technique and then, CeO2 films were integrated to the structure by potentiostatic electrodeposition. X-ray diffraction and transmission electron crosssectional microscopy were used for structural characterization of the system. Magnetic measurements were performed by vibrating sample magnetometry, using the minor magnetic hysteresis cycles analysis method to investigate the magnetization reversal of the individual layers. By analyzing the magnetic hysteresis cycles, different magnetic coupling schemes between ceria films and (Co/Pt) multilayers are observed for different materials and thicknesses of the spacer layer. From these experimental measurements, it is also possible to observe the magnetic dipole character of the coupling interaction, i.e. the stray magnetic field created by the multilayer Co/Pt through the spacer layer of gold or platinum. The phenomenological model of Stoner- Wohlfarth extended with an interlayer magnetic coupling term was used to describe the magnetic behavior of films magnetically coupled. In this model we obtained the value of 18 mJ / m2 for the magnetic coupling energy. This coupling is virtually temperature independent in the range investigated 10 K to 300 K. The magnetic energy analysis of the magnetization states in this model showed that the coupling term contributes to stabilizing the perpendicular magnetization in the field region between +250 and -250 Oe. Perpendicular stabilization within this field is interesting for applications such as ferromagnetic electrodes in spintronic devices based on perpendicular magnetization
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Pires, Manoel Jose Mendes. "Avaliação da anisotropia magnética de filmes finos por ressonância ferromagnética." [s.n.], 2002. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/277678.
Full textAbstract:
Orientador: Edson Correa da SilvaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
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Resumo: Anisotropias magnéticas de filmes finos são analisadas a partir de espectros de Ressonância Ferromagnética obtidos em diferentes orientações das amostras em relação ao campo magnético aplicado. São estudados um filme de Fe monocristalino, um de Co policristalino, um conjunto de filmes multicamadas Co/Pd com camadas de Co de 3, 4 e 6Å intercaladas por camadas de 15Å de Pd, e filmes granulares Co-Cu com diferentes composições (10% e 30% de Co) submetidos a diferentes tratamentos térmicos. Além de anisotropias magnéticas, apresentadas por todas as amostras, outras características dos filmes são discutidas. As amostras monocamadas de Fe e Co permitiram o estudo de espectros típicos de Ressonância Ferromagnética de filmes finos e de efeitos da cristalinidade sobre estes espectros. Com as multicamadas Co/Pd é possível observar uma tendência de mudança do eixo fácil para a direção normal ao plano dos filmes à medida que se considera as amostras com camadas de Co mais finas, e também a presença de pelo menos dois modos de ressonância. Já com os filmes granulares, observa-se um modo superparamagnético para as amostras com 10% de Co e modos de ondas de spin para as com 30% de Co, além das alterações no comportamento magnético decorrentes do tratamento térmico. Os parâmetros espectrais são obtidos ajustando-se curvas lorentzianas aos dados experimentais. Um modelo baseado na parte da energia livre do sistema dependente da orientação do campo magnético é usado para análise do comportamento magnético dos filmes e para obtenção de algumas propriedades magnéticas, como as constantes de anisotropia dos filmes. O conjunto de resultados obtido demonstra a alta sensibilidade e a versatilidade da técnica no estudo de filmes finos auxiliando na descrição da ampla gama de fenômenos físicos relacionados aos novos materiais magnéticos com possibilidades de aplicação tecnológica
Abstract: Magnetic anisotropies of thin films are analysed from Ferromagnetic Resonance spectra obtained for different orientations of the samples with respect to the applied magnetic field. An Fe monocrystalline film, a Co polycrystalline film, a Co/Pd multilayers set of films with Co layers 3, 4 and 6Å thick with 15Å Pd as spacer layers, and a set of granular Co-Cu films with different compositions (10% and 30% Co) submitted to different thermal treatments are studied. Besides magnetic anisotropies, which are presented by all the samples, other characteristics of the films are discussed. The monolayer samples of Fe and Co permitted the study of typical Ferromagnetic Resonance spectra of thin films and of its dependence on the sample crystallinity. From the Co/Pd multilayers it is possible to observe a tendency of a magnetic easy axis changing towards the film plane normal, as one considers the samples with the thinnest Co layers. The presence of at least two resonance modes in the spectra is also observed. For the granular films one observes superparamagnetic mode in the 10% Co samples and spin wave modes in the 30% Co ones, besides the alterations in the magnetic behaviour caused by the thermal treatment. The spectral parameters are obtained straightforwardly from the experimental data using Lorentzian curves. A model based in the magnetic field orientation dependent part of the system free energy is used to the analysis of the magnetic behaviour of the films. Some magnetic properties, as the anisotropy constants of the films, are obtained using the same model. The obtained set of results shows the high sensitivity and the versatility of the technique in the thin films study aiding in the description of the large range of physical phenomena related to the new magnetic materials with possibilities of technological application
Mestrado
Física
Mestre em Física
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MENDES, Joaquim Bonfim Santos. "Investigação de relaxação e anisotropias magnéticas em filmes obliquamente depositados." Universidade Federal de Pernambuco, 2009. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6468.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2009Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Nesta dissertação serão descritos a preparação e caracterização de filmes finos e multicamadas magnéticas nos quais foram induzidas fortes anisotropias uniaxiais durante o processo de fabricação. Para induzir anisotropias uniaxiais utilizamos o crescimento dos filmes em condições de sputtering oblíquo variando o ângulo de incidência entre o feixe de partículas e o substrato de 0o a 70o. Foram investigados filmes policristalinos de Permalloy (Py) (Ni81Fe19) crescidos sobre substratos de Si(001), filmes monocristalinos de ferro crescidos sobre substratos de MgO(001) e bicamadas do tipo exchange-bias com a composição Py/IrMn. Além do crescimento oblíquo, em alguns filmes foi aplicado um pequeno campo magnético externo durante o processo de fabricação. Como as taxas de crescimento dos filmes dependem do tipo de material e do ângulo de inclinação (), tivemos que calibrar as taxas de deposição utilizando a técnica de microscopia por força atômica. As propriedades magnéticas foram caracterizadas pelas técnicas de ressonância ferromagnética (FMR) e magnetometria por efeito Kerr magneto-óptico (MOKE). As dependências angulares do campo de FMR e da largura de linha dão informações sobre as anisotropias presentes nas amostras e sobre os processos de relaxação ferromagnética, respectivamente. Verificamos que o processo de deposição oblíquo induz uma anisotropia uniaxial cujo valor de campo varia de 0 a centenas de Oe em filmes de Py. O efeito desta forte anisotropia se reflete diretamente nos mecanismos de relaxação ferromagnética. Verificamos que para pequenos valores do ângulo de deposição ≤ 30o apenas o mecanismo de relaxação de Gilbert está presente nos filmes de Py. Para ângulos intermediários aparece o mecanismo de dois mágnons e para ângulos acima de 60 graus aparecem mecanismos de relaxação associados a flutuações dos campos internos de anisotropia. A dependência angular do campo de FMR dos filmes de Fe(001) investigados nesta dissertação apresentam uma simetria típica de anisotropia cúbica. As dependências angulares das larguras de linha dos filmes Fe(001) apresentam uma forte dependência com os mecanismos de relaxação. Neste caso também identificamos claramente os efeitos dos diversos mecanismos de relaxação que se superpõem. Todos os dados experimentais foram interpretados por um modelo fenomenológico que leva em consideração os termos relevantes da energia livre magnética Os parâmetros fenomenológicos extraídos dos ajustes da dependência angular do campo de FMR foram utilizados para interpretar a dependência angular da linha de FMR. As medidas de curvas de magnetização também foram interpretadas pelo mesmo modelo e estão de acordo com as medidas dinâmicas realizadas por FMR
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Velasque, Luciana Araújo. "Fases de equilíbrio em filmes ferromagnéticos dipolares com anisotropia perpendicular." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2014. http://hdl.handle.net/10183/109025.
Full textAbstract:
Neste trabalho estudamos um ferromagneto de Ising em uma rede bidimensional. Consideramos fases espacialmente anisotrópicas em um modelo de Ising dipolar frustrado na presença de um campo externo, em uma aproximação de campo médio e também em outros dois modelos com configurações mais simples das paredes de domínio. Em um primeiro momento, foi estudado o modelo de Ising em uma rede quadrada, no qual há a competição entre a interação de troca, a qual favorece um estado uniforme, e a interação dipolar, que favorece a presença de domínios. Os domínios de equilíbrio observados têm a estrutura de listras ou faixas simétricas, quebrando a isotropia espacial do sistema. Na segunda parte do estudo, é adicionado ao sistema um campo magnético externo, o qual é homogêneo; este campo favorece uma orientação preferencial das faixas, gerando um padrão de modulação de faixas assimétricas. Este campo externo está também em competição com a interação dipolar, favorecendo o estado uniforme. Experimentos recentes [1, 2] mostram uma transição de fases inversa uniforme-moduladauniforme, a medida que se diminui a temperatura para um campo externo fixo. Resultados analíticos em um modelo de Ginzburg-Landau [3] mostram a curva reentrante campo vs. temperatura, perto do ponto crítico, onde o modelo é válido. No estudo a campo nulo, analisamos o comportamento do sistema com o aumento da intensidade relativa entre os parâmetros de interação de troca e dipolar δ. Observamos que, para grandes valores de δ, o sistema apresenta uma grande metaestabilidade e o período de modulação das faixas cresce fortemente próximo `a transição. Na região de δ grande, o semi-período da modulação h obedece `a relação h(δ) ∼ eδ/2, de acordo com estudos realizados em [4]. No estudo com campo externo, através de uma análise numérica, mostramos que os graus de liberdade internos das paredes de domínio são essenciais para a presença da transição inversa. Também mostramos que em um modelo com paredes estreitas não é observada a reentrância (transição inversa). Em altas temperaturas os graus de liberdade adicionais do modelo de campo médio aumentam a entropia do sistema, reduzindo a energia livre. Em temperaturas baixas as paredes de domínio tornam-se mais estreitas e com os correspondentes graus de liberdade congelados, o que, eventualmente, induz a transição inversa para a fase homogênea. Mostramos também que, aumentando o campo magnético a uma temperatura constante, a largura da faixa aumenta muito rapidamente ao aproximar-se da linha de campo crítico, e diverge na transição. Nosso objetivo é obter o diagrama de fases para o modelo de Ising deste sistema, e explicar a origem da transição inversa observada em filmes magnéticos ultrafinos com anisotropia perpendicular.In this work we study a Ising ferromagnet on a two-dimensional lattice. We consider spatially anisotropic phases in a dipolar frustrated Ising model in an external field in a mean field approximation and also in two other models with a simpler configuration of the domain walls. At first, was studied the Ising model on a square lattice, in which there is the competition between the exchange interaction, which favors a uniform state, and the dipolar interaction, which favors the presence of domains. The equilibrium domains have the structure of symmetric stripes or bands, breaking the isotropy of the system. In the second part of the study, it is added to the system an external magnetic field, which is homogeneous; this field favors a preferential orientation of stripes, generating a modulation pattern of asymmetric bands. This external field is also in competition with the dipolar interaction, favoring the uniform state. Recent experiments [1, 2] show an inverse phase transition uniform-modulated-uniform, as the temperature is reduced at fixed external field. Analytical results in a Ginzburg- Landau model [3] show the reentrant curve field vs. temperature, near the critical point, where the model is valid. In the zero field case, we analyzed the system behavior with growing values of the parameter δ, which measures the relative intensity between the exchange and dipolar interactions. We observe that, for large values of δ, the system displays a large metastability and the modulation period of stripes grows strongly near the transition. In the region of large δ , the half-period of modulation h, follows the relation h(δ) ∼ eδ/2, according to studies conducted in [4]. At high temperatures the additional degrees of freedom of mean-field model increase the entropy of the system, reducing the free energy of the stripe phase. At low temperatures the domain walls becomes narrower and the corresponding degrees of freedom frozen, which eventually induces an inverse transition to the homogenous phase. We also show that, for growing external field at constant temperature, the stripe width grows strongly when approaching the critical field line, and diverges at the transition. Our goal is to obtain the phase diagram for the Ising model on this system, and explain the origin of the inverse symmetry breaking transition observed in ultrathin magnetic films with perpendicular anisotropy.
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LEÃO, Luis Henrique Vilela. "Geração de voltagem DC induzida por onda de spin em filmes e multicamadas magnéticas." Universidade Federal de Pernambuco, 2004. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6803.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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Previous issue date: 2004Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
As propriedades de condução elétrica em metais magnéticos podem ser alteradas pela manipulação dos momentos magnéticos intrínsecos dos elétrons. O efeito inverso, ou seja, a modificação das propriedades magnéticas através da manipulação da carga eletrônica, também é possível. O entendimento teórico e experimental destes fenômenos tem atraído a atenção dos Físicos e Engenheiros nos últimos anos e vem despertando interesse em aplicações tecnológicas. Este fato levou ao surgimento de uma área de pesquisa chamada de spintrônica ou magneto-eletrônica. Nesta dissertação de mestrado, são estudados efeitos de interação entre momentos magnéticos eletrônicos e portadores de carga elétrica em multicamadas metálicas magnéticas. Especificamente, investigamos a interação entre ondas de spin, geradas na ressonância ferromagnética, e propriedades de condução em tricamadas magnéticas. As amostras investigadas são do tipo Si(001)/FeCo/Ta/Py e Si (001)/Py/Ta/Co, onde Py=Ni81Fe19. Investigamos a geração de diferença de potencial DC, no plano e através das camadas da amostra, devido à excitação de ondas de spin (modo uniforme) na configuração do campo estático aplicado no plano do filme. A diferença de potencial, gerada na ressonância ferromagnética, é medida entre dois eletrodos. Para estas medidas dois tipos de eletrodos foram utilizados: pontas de tungstênio de dimensões de centenas de nanômetros, que são colocados perpendicularmente à superfície da amostra, e fios de cobre conectados à amostra com tinta de prata. A amostra é colocado em uma posição de máximo de campo magnético de rf, em uma cavidade retangular no modo TE102, ressonante em 8,6 GHz. A magnetização ressonante com a radiação incidente interage com os elétrons de condução do filme através da interação s-d. Essa interação cria uma redistribuição dos elétrons, que por sua vez, origina a diferença de potencial DC, medida na superfície da amostra. A intensidade da diferença de potencial medida apresenta uma dependência linear em função da potência de microondas incidente. Acreditamos que esta diferença de potencial seja induzida pela polarização de spins dos elétrons de condução ao interagir com a magnetização ressonante no modo uniforme. As características dos resultados obtidos indicam que pode haver uma superposição do fenômeno clássico de geração de tensão d.c. em filmes magnéticos com o fenômeno de origem quântica previsto por L. Berger em 1999 (Phys. Rev. B 59(17), 11465 (1999)
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Carvalho, Hugo Bonette de. "O magnetômetro a Efeito Kerr e o filme fino de Co/Si." [s.n.], 2002. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/278403.
Full textAbstract:
Orientadores: Maria Jose Santos Pompeu Brasil, Marcelo KnobelDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-08-02T11:45:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_HugoBonettede_M.pdf: 2150383 bytes, checksum: fca750027da867c85bf942d81b11d4f0 (MD5) Previous issue date: 2002
Resumo: O objetivo deste trabalho consiste no estudo e implementação da técnica de caracterização de filmes magnéticos através da montagem de um magnetômetro a efeito Kerr (MEK). Nesta dissertação discutimos primeiramente a fenomenologia associada ao efeito Kerr magneto-óptico. Na sequência apresentamos o magnetômetro e os procedimentos experimentais utilizados na obtenção das curvas de magnetização (histereses) de filmes magnéticos. Por último mostramos os resultados obtidos na caracterização das propriedades magnéticas e morfológicas de filmes finos de Co, depositados sobre substrato de Si (100) com espessuras na faixa de 30 a 950Å. Discutimos a correlação entre a rugosidade da superfície, a espessura e as propriedades magnéticas destes filmes. A microestrutura dos filmes foi caracterizada por difração de raios-x e por microscopia de força atômica (AFM - Atomic Force Microscopy). Utilizamos o MEK para investigar o processo de magnetização em função da orientação do campo magnético externo (anisotropia) e da temperatura. A caracterização dos domínios magnéticos foi realizada através de microscopia Kerr
Abstract:The aim of this work was to study and implement a technique for the characterization of the magnetic properties of thin films through a Kerr magnetometer (MEK). First we present the phenomenology behind the magneto-optic Kerr effect. In the sequence we present the magnetometer (MEK) and the experimental procedures applied to get hysteresis loops from the magnetic thin films. Finally we present the results of the magnetic and morphologic characterization of thin films of Co deposited by magnetron sputtering onto Si (100) with thickness ranging from 30 to 950Å. We discuss the correlation among roughness, thickness and magnetic properties of the Co films. The film microstructure was characterized by x-ray diffraction and AFM (Atomic Force Microscopy). We have used the MEK to investigate the hysteresis loops and the in-plane switching behaviour as a function of the applied magnetic field orientation and as a function of temperature. The magnetic domain characterization was carried out by longitudinal magneto-optical Kerr microscopy
Mestrado
Física
Mestre em Física
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Filho, Mario da Silva Araújo. "Estrutura e anisotropia magnética de filmes finos Fe-Ni preparados por pulverização catódica." CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, 2011. http://www.bdtd.cdtn.br//tde_busca/arquivo.php?codArquivo=160.
Full textAbstract:
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoNeste trabalho, foram investigadas as correlações entre a estrutura e as propriedades magnéticas principalmente à existência de anisotropia magnética perpendicular - de filmes policristalinos de Fe-Ni depositados sobre substrato de Si por pulverização catódica DC, em uma ampla faixa de concentração (de Fe15Ni85 até Fe80Ni20). Estudamos a influência de diferentes condições de preparação (espessura, distância alvo-substrato e temperatura do substrato) na estrutura e na textura magnética dos filmes. A composição dos filmes foi determinada por espectroscopia de fluorescência de raios x (EDS). Utilizando a difração de raios x em ângulo rasante (GIXRD), determinamos a estrutura cristalina das amostras. A espectroscopia Mössbauer de 57Fe foi empregada para a determinação das propriedades estruturais e magnéticas, e o efeito Kerr magneto-óptico (MOKE) foi utilizado como técnica adicional na obtenção de informações magnéticas sobre os filmes preparados. Nossos resultados demonstraram que, nas condições de crescimento dos filmes aqui empregadas, foi possível se obter filmes com uma forte anisotropia magnética perpendicular (inclinação média dos spins Fe de 25 em relação à normal) para toda a faixa de concentração e de espessura exploradas. Significante redução na textura magnética perpendicular só foi observada em filmes crescidos a altas temperaturas do substrato (~ 500 C).
A study of the correlation between magnetic and structural properties of FeNi thin films has been made focused on the perpendicular magnetic anisotropy exhibited by these films. The influence that different growth conditions, such as film thickness, target-substrate distance, and substrate temperature have on the structure and on the magnetic texture of FeNi films has been investigated. Polycrystalline FexNi1-x thin films were grown on Si substrates by DC sputtering within a wide range of concentration (15 x 80). The stoichiometric composition was determined by X ray fluorescence spectroscopy (EDS), and the crystalline structure was studied by grazing incidence X ray diffraction (GIXRD). 57Fe Conversion Electron Mossbauer spectroscopy (CEMS) was used to determine both structural and magnetic properties, and magneto-optic Kerr effect magnetometry (MOKE) was used for magnetic characterization of the investigated thin films. The obtained results show that it has been possible to obtain FexNi1-x thin films with a strong perpendicular magnetic anisotropy, with an average deviation of 25 from the normal to the sample surface, for all the concentration range and thicknesses studied. Only films grown at high substrate temperatures (~500 C) exhibited a significant reduction on the perpendicular magnetic anisotropy.
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Pires, Manoel Jose Mendes. "Ressonância magnética eletrônica em materiais heterogêneos : Gd5(SixGe1-x)4, Co-SiO2 e Co-Cu." [s.n.], 2006. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/277668.
Full textAbstract:
Orientador: Edson Correa da SilvaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-08-05T10:58:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_ManoelJoseMendes_D.pdf: 2259890 bytes, checksum: 89a439052421ef20ca8be3fe8a8228b8 (MD5) Previous issue date: 2006
Resumo: Estudamos materiais magnéticos heterogêneos por meio de várias técnicas experimentais mas tendo como técnica principal a ressonância magnética eletrônica (RME), tanto no regime ferromagnético quanto no paramagnético. Dois grupos de materiais foram investigados: compostos de Gd5(SixGe1-x)4 e filmes finos granulares de cobalto embebido em matrizes metálicas (cobre) e semicondutoras (dióxido de silício). Ambos são materiais de grande interesse tecnológico, sobretudo para aplicações em refrigeração magnética no primeiro caso e em dispositivos para gravação e leitura magnética no último. Medidas de RME em função da temperatura foram utilizadas para a caracterização de fases coexistentes em compostos de Gd5(S ixGe1-x)4 permitindo uma discriminação de seus comportamentos magnéticos individuais mais clara do que pode ser obtido por técnicas de magnetometria. É apresentado um estudo detalhado do fator de separação espectroscópica no regime paramagnético que permite a determinação do parâmetro de troca entre os spins localizados e os elétrons de condução. E todos esses resultados são empregados para a análise do complexo comportamento magnético de toda essa família de compostos. Medidas de ressonância ferromagnética em função da orientação do campo magnético aplicado e em função da temperatura foram empregadas para a determinação das anisotropias magnéticas efetivas de filmes finos de Co10C u90 e de Co-SiO2de várias composições. Para estes últimos empregamos um modelo que considera explicitamente a anisotropia de forma dos aglomerados de Co e que prevê, a partir disto, um termo de anisotropia perpendicular adicional ao que advém da forma da amostra. A análise das linhas de ressonância permitiu ainda uma discussão a respeito das interações magnéticas entre os aglomerados e de como distintos conjuntos de partículas magnéticas contribuem para o comportamento magnético global das amostras
Abstract: We have studied heterogeneous materials by means of several experimental techniques but adopting electron spin resonance (ESR) as the main one, both in the paramagnetic and ferromagnetic regimes. Two sets of materials were investigated: Gd5(SixGe1-x)4 compounds and granular thin films of Co embedded into metallic (Cu) and semiconductor (SiO2) matrixes. There is a great interest on the technological applications of these materials, especially for magnetic refrigeration concerning the former and for magnetic recording and reading devices concerning the last set. ESR measurements as a function of temperature were used for a characterisation of the coexisting phases on Gd5(S ixGe1-x)4 compounds, which allowed a more clear discrimination of their individual behaviours than what can be obtained by magnetometry techniques. It is presented a detailed study of the spectroscopic splitting factor in the paramagnetic regime that allows a determination of the localised spin¿conduction electron exchange parameter. All these results are employed for a analysis of the complex magnetic behaviour of this family of compounds. Ferromagnetic resonance measurements as a function of the orientation of the applied magnetic field and also as a function of temperature have been employed for the determination of the effective magnetic anisotropies of Co10Cu90 and Co-SiO2 thin films of several compositions. For these last films we employed a model considering explicitly the shape anisotropy of the Co clusters, which leads to a perpendicular anisotropy term additional to the one coming from the sample shape. Furthermore, the analysis of the resonance lines allowed a discussion about the magnetic interactions between the clusters and also about the manner as different sets of magnetic particles contribute to the whole magnetic behaviour of the samples
Doutorado
Física da Matéria Condensada
Doutor em Ciências
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Sousa, Francisco Felipe Gomes de. "Estudo do comportamento anômalo da susceptibilidade magnética em filmes finos." Universidade Federal do Amazonas, 2007. http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/3462.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2007-02-16Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
In this work we will study the magnetic properties like magnetization and susceptibility of then film using the Heisenberg model for a simple cubic lattice. We will use the differential operator technique along with the theory of effective field. These system are constituted of surface (layer) formed for atoms whose respective positions define the type of exchange interaction: Js for delimited surface and J for the interior of the material (bulk). Initially we will describe briefly the theory proposed to explain the nature of the magnetic phenomena and present some results already obtain in the area. We will present the theory of effective field and the differential operator technique and tool used in our work for the study of ferromagnetic (F) and antiferromagnetic (AF) materials, within Heisenberg model. The effects of exchange interaction J and Js, external magnetic filed H and number of layer L present in our thin magnetic films have been observed through the numerical solution of the respective equations for magnetizations an susceptibility. The observations help in the phenomenal like the anomalous behavior of total susceptibility, a possible quantum phase transition for the staggered magnetization of AF material.
Neste trabalho estudaremos as propriedades magnéticas tal como magnetização e suscetibilidade em filmes finos no modelo de Heisenberg, em uma rede cúbica simples, através da técnica do operador diferencial aliada a teoria de campo efetivo. Esses sistemas são constituídos de superfícies (camadas) formadas por átomos cujas posições definem o tipo de interação de troca, Js para as superfícies delimitadoras e J para o interior do material (bulk ). Inicialmente faremos uma breve descrição das teorias propostas para explicar a natureza dos fenômenos magnéticos e apresentaremos alguns resultados de pesquisas desenvolvidas na área. Apresentaremos a teoria de campo efetivo e a técnica do operador diferencial, ferramentas utilizadas em nosso trabalho para o estudo de materiais ferro (F) e antiferromagnéticos (AF) para o modelo de Heisenberg. A influência das interações de troca J e Js, campo magnético externo H e número de camadas L presentes em nosso filme fino magnético foram visualizadas após solução numérica das respectivas equações para magnetização e suscetibilidade. Estas ofereceram subsídios para uma descrição de fenômenos como a anomalia na suscetibilidade total e uma possível transição de fase quântica para a magnetização staggered no caso AF.
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Pereira, Luis Gustavo. "Estudo do comportamento magnético e magnetoresistivo em multicamadas de filmes finos." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 1994. http://hdl.handle.net/10183/29712.
Full textAbstract:
Este trabalho envolve o estudo de multicamadas de filmes finos magnéticos e está dividido em duas partes: estudo do comportamento magnético e formação de fases em sistemas de multicamadas de Fe/Nd(B) e o estudo da magnetoresistência gigante em diversos sistemas. Na primeira parte do trabalho estão dispostos os resultados do estudo do comportamento magnético e a formação de fases em sistemas de multicamadas de Fe/Nd(B). Partindo de uma multicamada estudou-se a evolução magnética do sistema após implantação de B+ e Fe+ e tratamentos térmicos. O estudo da magnetoresistência gigante está dividido em três itens: (a) análise do comportamento magnetoresistivo do sistema NiFe/Cu/Co/Cu, onde se explorou de forma sistemática a otimização com respeito à magnetoresistência gigante; (b) estudo do efeito válvula de spin inverso, tema que está intimamente ligado ao modelo de duas correntes aplicado a sistemas de multicamadas; e (c) a obtenção de uma expressão analítica para a condutividade no modelo semiclássico de Camley-Barnaí aplicado a multicamadas de filmes finos magnéticos.This work concerns the study of magnetic thin film multilayers and is divided in two parts: study of the magnetic behavior and phase formation in the Fe/Nd multilayers systems and the study of the giant magnetoresistance in several systems. In the first part of this work we present the results of the study of the magnetic behavior' and phase formation in the Fe/Nd multilayers system. Starting from a multilayer we study the systems evolution after B+ and Fe+ ion implatation and annealing. We divide the magnetoresistance study in three sections: (a) analysis of the magnetoresistive behavior of the NiFe/Cu/Co/Cu system, we explore on a systematic base the optimization of the giant magnetoresistance; (b) study of the inverse spin valve effect, which is deeply linked to the two-current model applied to multilayer systems and (c) obtention of an analytical expression for the semiclassical Camley-Barnaá model applied to magnetic thin film multilayers.
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Kern, Paula Roberta. "Caracterização de filmes finos magnéticos em altas frequências." Universidade Federal de Santa Maria, 2014. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/9245.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorIn order to determine the complex permeability of ferromagnetic samples in the GHz range, measurement techniques with transmission lines are most appropriate. These techniques use the modification of the scattering coefficients of the transmission line, induced by the sample, to obtain the permeability. In this work we have presented a shorted microstrip transmission line, suitable for the study of magnetic films as thin as 100 nm, in the 100 MHz - 5 GHz frequency range. The thin film permeability is calculated from the measurements of the reflection coefficient of a microstrip as a function of frequency and magnetic field, in the following situations: with the empty microstrip, loaded only with the substrate and loaded with the ferromagnetic film deposited on the substrate. To evaluate the developed microstrip, it was grown, by magnetron sputtering, Permalloy thin films with thickness ranging from 100 to 1000 nm. In plane magnetization measurements have shown that below a critical thickness, tcr ∼ 275 nm, the thin films present a behavior characteristic of systems with uniaxial anisotropy, this was also confirmed by the study of their dynamic properties. For this films the permeability measurement were well described by the expression called transverse permeability approximation. However, above tcr the hysteresis loops, measured in orthogonal directions, are almost identical and present the shape typical when there is an anisotropy component perpendicular to the film s plane. In these films it were observed the presence of more than just one resonance peak in the permeability spectra.
Para obter a permeabilidade complexa de amostras ferromagnéticas na faixa de GHz, técnicas de medidas com linhas de transmissão são as mais adequadas. Essas técnicas utilizam a variação dos parâmetros de espalhamento da linha, induzida pela amostra, para obtenção da permeabilidade. Nesse trabalho apresenta-se uma linha de transmissão tipo microstrip com uma porta e terminação em curto circuito, adequada para o estudo de filmes magnéticos tão finos quanto 100 nm, em frequências entre 100 MHz e 5 GHz. A permeabilidade do filme é calculada a partir de medidas do coeficiente de reflexão da microstrip em função da frequência e do campo magnético, em diferentes situações: vazia, carregada apenas com o substrato e carregada com o filme ferromagnético depositado sobre o substrato. Para avaliar a microstrip desenvolvida foram crescidos, por magnetron sputtering, filmes de Permalloy com espessuras entre 100 e 1000 nm. Curvas de magnetização medidas no plano revelaram que até uma espessura crítica, tcr ∼ 275 nm, os filmes apresentam um comportamento característico de filmes com anisotropia uniaxial, o que também foi constatado no estudo de suas propriedades dinâmicas. Para esses filmes as medidas de permeabilidade são bem descritas através de uma expressão conhecida como aproximação para a permeabilidade transversal. No entanto, a partir de tcr as curvas de histerese dos filmes, medidas em direções ortogonais, são quase idênticas e apresentam uma forma típica de quando existe uma componente da anisotropia perpendicular ao plano do filme. Nesses filmes observou-se a presença de mais de um pico de ressonância nos espectros de permeabilidade.
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Salvador, Daniel. "Estudo de filmes magnéticos nanoestruturados produzidos com ferrofluidos." Florianópolis, SC, 2011. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/94983.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em FísicaMade available in DSpace on 2012-10-25T18:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295969.pdf: 1516842 bytes, checksum: d6455002ebf9d5ca9a1d2e87f14da09b (MD5)
Apresentamos nesta dissertação a produção e caracterização de filmes automontados utilizando ferrofluidos (FFs) surfactados (catiônicos e aniônicos). FFs são uma classe muito interessante de materiais, pois apresentam tanto características magnéticas quanto fluidas. Por esse motivo apresentam grande interesse tecnológico, podem ser manipulados com o uso de campos magnéticos sem contato mecânico. Filmes automontados foram produzidos pela técnica de LBL utilizando-se o policátion poli(alilamina hidroclorada) (PAH) com um FF aniônico e o poliânion poli(vinil sulfonato, sais de sódio) (PVS) com um FF catiônico. As amostras foram produzidas variando-se o tempo de imersão, o pH das soluções poliméricas e o número de bicamadas. O crescimento dos filmes foi caracterizado por espectroscopia UV-Vis e a morfologia e espessura por medidas de AFM. Em algumas amostras fizemos ainda caracterização com um magnetômetro de amostra vibrante (VSM), a fim de verificar a dependência da resposta magnética ao pH utilizado na sua produção. Nós investigamos a dependência do crescimento dos filmes com os parâmetros de produção, onde fizemos uso de teoria de leis de escala com o objetivo de correlacionar o regime de crescimento dos filmes LBL com o FF utilizando. A partir deste trabalho foi possível estabelecer os parâmetros mais adequados para obtenção de filmes nanoestruturados de FFs bastante homogêneos, com espessura e rugosidade controladas. A partir das leis de escala obtivemos uma caracterização completa dos padrões de crescimento dos filmes. Portanto, este trabalho contribui para o estabelecimento desta técnica como ferramenta promissora na obtenção de filmes finos magnéticos controlados
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OLIVEIRA, Alexandre Barbosa de. "Magnetoresistência em filmes e multicamadas magnéticas." Universidade Federal de Pernambuco, 2005. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6731.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5)
Previous issue date: 2005Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco
Nesta dissertação de mestrado foram estudadas propriedades magnéticas e de transporte, em temperatura ambiente, de filmes e multicamadas metálicas de diferentes tipos, tais como: filmes simples, tricamadas acopladas, bicamadas ferromagnéticas/antiferromagnéticas e válvulas de spin. Os resultados experimentais foram interpretados de acordo com modelos fenomenológicos que levam em conta os termos mais relevantes da energia livre magnética do sistema. É feita uma revisão sucinta dos principais mecanismos que originam resistência elétrica em metais magnéticos, tais como resistência ôhmica, efeitos Hall, magnetoresistência anisotrópica (AMR), magnetoresistência gigante (GMR) e magneto-impedância gigante (GMI). São apresentadas, detalhadamente, as técnicas experimentais que foram desenvolvidas durante esta dissertação e que são utilizadas para obter as curvas de magnetoresistência. É feita uma comparação da sensibilidade entre as técnicas de magnetoresistência diferencial e DC. As propriedades de transporte de filmes finos de ferro monocristalino e de permalloy e cobalto policristalinos, depositados por sputtering, são caracterizadas. Nestes sistemas foi estudado o efeito da AMR e, especificamente no caso de ferro monocristalino, foram encontradas anomalias nas curvas de magnetoresistência que estariam associadas com a competição entre as energias Zeeman e de anisotropia magnética. A magnetoresistência também foi investigada na tricamada acoplada Fe(40Å)/Cr(31Å)/Fe(40Å), em função do ângulo no plano da amostra. Para esta espessura da camada de cromo, os acoplamentos bilinear e biquadrático, entre as camadas de ferro, são aproximadamente iguais. Isto introduz características nas curvas de magnetoresistência que só podem ser explicadas com a análise cuidadosa das posições de equilíbrio das magnetizações. Medidas de magnetoresistência em bicamadas acopladas por exchange bias e em válvulas de spin, também foram interpretadas levando-se em conta a energia livre magnética. As propriedades de transporte de válvulas de spin composta de Py(16Å)/Cu(t)/Py(16Å)/IrMn(500Å), para diferentes espessuras da camada de Cu, foram investigadas. O efeito da GMR foi investigado em função do ângulo no plano da amostra. O efeito da AMR também foi verificado nestas amostras. As curvar de magnetoresistência foram interpretadas de acordo com um modelo fenomenológico
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Soares, Marcio Medeiros. "Observação de vórtices magnéticos em calotas tridimensionais submicrométricas." [s.n.], 2008. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/277785.
Full textAbstract:
Orientadores: Flavio Garcia, Eduardo Granado Monteiro da SilvaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-08-10T05:04:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_MarcioMedeiros_M.pdf: 20040711 bytes, checksum: 307f0dbee3ef2d92b25427c28d39c7d6 (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: Neste trabalho fizemos um estudo sistemático de filmes compostos por multicamadas Co/Pd depositados sobre arranjos auto-organizados de esferas de látex submicrométricas (50 ¿ 1000 nm). O filme depositado sobre a esfera (não-magnética) forma uma calota magnética com espessura variável. As espessuras de Co e Pd foram escolhidas de modo a obter duas classes de multicamadas, uma com anisotropia intrínseca perpendicular e outra com anisotropia intrínseca planar, quando depositadas sobre um substrato plano. Os arranjos de calotas com anisotropia intrínseca perpendicular que produzimos têm um comportamento magnético que reproduz resultados publicados recentemente na literatura. Para os sistemas com anisotropia intrínseca planar a microestrutura magnética é profundamente dependente da forma tridimensional da calota, assim como do seu tamanho. A investigação destas calotas envolveu caracterizações magnéticas por efeito Hall extraordinário, efeito Kerr magneto-ótico e SQUID, análise estrutural por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e sondagem da configuração da magnetização por microscopia de força magnética (MFM). Para esferas menores (diâmetros de 50 e 100 nm), as imagens de TEM mostram que as calotas segmentam-se em nanopilares orientados radialmente. Em concordância com as caracterizações magnéticas, propomos que a segmentação em pilares induz uma anisotropia efetiva radial nessas calotas menores. Nas calotas maiores (500 e 1000 nm) estudamos a influência do gradiente de espessura, medido por TEM, sobre a anisotropia efetiva ao longo da esfera. Nestas calotas as multicamadas são contínuas e, correlacionando caracterizações magnéticas, imagens de TEM, medidas de MFM e simulações micromagnéticas, chegamos à conclusão de que a magnetização forma um vórtice em seu topo, influenciada pela forma tridimensional da calota. O núcleo dos vórtices que observamos é razoavelmente maior do que aqueles mostrados na literatura para vórtices em discos, indicando que tal sistema de calotas pode ser promissor para aplicações em mídias de gravação magnética
Abstract: In this work we have performed a systematic study on Co/Pd multilayers deposited over self-assembled polystyrene nanospheres (with diameter ranging from 50 to 1000 nm). The film deposited over the nonmagnetic nanosphere forms a magnetic cap with variable thickness. The Co and Pd layer thicknesses were chosen in order to obtain two classes of multilayers, one exhibiting intrinsic in-plane anisotropy and the other exhibiting intrinsic out-of-plane anisotropy, when deposited on flat substrates. The magnetic behavior of the caps¿ arrays with intrinsic out-of-plane anisotropy which we have produced agrees with results recently reported in the literature. The magnetic microstructure of the systems with intrinsic in-plane anisotropy is mainly influenced by three-dimensional shape and size of the caps. The study of those caps included magnetic characterization by Extraordinary Hall Effect, Magneto-Optic Kerr Effect and SQUID, structural analysis by Transmission Electron Microscopy (TEM) and magnetic configuration probing by Magnetic Force Microscopy (MFM). For the smallest spheres (50 and 100 nm in diameter) TEM images show that the cap is segmented into radial nanopillar like structures. Agreeing with our magnetic measurements, we propose that this segmentation induces an effective radial anisotropy in the smallest caps. For the largest caps (500 and 1000 nm in diameter) we have studied the influence of the thickness gradient (probed by TEM) on the effective anisotropy along de cap. In those caps the multilayers are continuous and, correlating magnetic characterizations, TEM images, MFM profiles and micromagnetic simulations, we concluded that the magnetization forms a curling structure in the top of the caps. The so formed magnetic vortex is strongly influenced by the cap¿s shape. We observed that the magnetic vortex core is considerably larger than the ones shown in the literature for vortex in planar discs, indicating that this cap system may be promising for applications in magnetic recording medias
Mestrado
Materiais Magneticos e Propriedades Magneticas
Mestre em Física
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Pessotto, Gerson de Carli Proença de Almeida. "Propriedades magnéticas de filmes nanoestruturados de FeRh e FeRh/Fe." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-20112014-105404/.
Full textAbstract:
As ligas de FeRh apresentam um comportamento não usual quando encontradas próximas da composição equiatômica, sendo observada uma transição de fase magnetoestrutural de primeira ordem, na qual o sistema passa de um estado antiferromagnético para um estado ferromagnético com a temperatura crítica próxima da temperatura ambiente. A temperatura crítica de transição é fortemente dependente da composição da liga, das técnicas de produção e dimensionalidade da amostra, além de fatores externos como pressão e campo magnético. No presente trabalho foram depositados, via magnetron sputtering, filmes de FeRh (monocamadas) e FeRh/Fe (bicamadas) sobre substratos monocristalinos de MgO (001), sendo utilizado duas temperaturas de deposição diferentes: 798 K e 913 K. A estrutura cristalina dos filmes foi analisada através de técnicas de medidas de difração de raios X (varredura &theta - 2 &theta, varredura em &phi e rocking curves) e as composições e espessuras dos filmes foram analisadas por medidas de RBS. A principal diferença morfológica encontrada entre as amostras foi uma melhor uniformidade na distribuição de orientações dos grãos cristalinos nos filmes depositados na temperatura mais elevada. As propriedades magnéticas, medidas por meio de um VSM equipado com um criostato e um forno, evidenciaram diferenças entre as amostras depositadas nas diferentes temperaturas mencionadas, observando-se variações significativas nas temperaturas de transição de fase e diferentes larguras dos ciclos térmicos. Também foi observado, em todas as amostras, coexistência de fases antiferromagnética e ferromagnética na camada de FeRh, principalmente na região de baixas temperaturas. As amostras depositadas em 798 K foram mais favoráveis à formação da fase FeRh antiferromagnética e, no caso das bicamadas, também apresentaram um melhor acoplamento entre as camadas de FeRh e Fe que as amostras depositadas em 913 K, favorecendo um incremento do campo coercivo e da magnetização remanente relativa do sistema.FeRh alloys, near the equiatomic composition, present an unusual magneto structural first-order phase transition in which the system changes from antiferromagnetic to ferromagnetic state at a critical temperature close to ambient temperature. The critical transition temperature is strongly dependent on the alloy composition, production techniques and dimensionality of the sample, as well as external factors such as pressure and magnetic field. In the present work, FeRh (monolayers) and FeRh/Fe (bilayers) films were deposited on monocrystalline MgO (001) substrates, via magnetron sputtering, at two different deposition temperatures: 798 K and 913 K. The crystalline structures of the films were analyzed by using different techniques of X-ray diffraction (&theta - 2 &theta scan, &phi scan and rocking curves). The compositions and thicknesses of the films were analyzed by RBS measurements. The main morphological difference between the samples was a better uniformity in the distribution of crystalline grain orientations in the films deposited at higher temperature. The magnetic properties, which were measured by a VSM equipped with a cryostat and an oven, revealed differences between the samples obtained at different temperatures. Significant variations in the critical phase transition temperatures and different widths of thermal cycles were observed. It was also observed, in all samples, coexistence of antiferromagnetic and ferromagnetic phases in the FeRh layer, mainly at low temperatures. The samples deposited at 798 K were more favorable to the formation of the antiferromagnetic FeRh phase. In addition, for the bilayers deposited at 798 K, it was observed a better coupling between the FeRh and Fe layers in comparison to samples deposited at 913 K, favoring an increase in the coercive field and the remanence magnetization.
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Martins, Joana de Sousa. "Caracterização magnética de filmes de ZnO dopados com Fe." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2008. http://hdl.handle.net/10773/2587.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia FísicaO ZnO é um dos promissores candidatos a semicondutor magnético diluído e tem vindo a despertar um elevado interesse na comunidade científica, particularmente para aplicações na área da spintrónica. Este projecto teve como objecto de estudo, filmes finos de ZnO crescidos sobre a safira e dopados com Fe. As amostras estudadas apresentam concentrações nominais de Fe de 5%, 10%, 20%, 25% e 35%. As amostras foram caracterizadas estruturalmente por difracção de raios-X, a qual revelou a boa qualidade cristalina dos filmes finos dopados com concentrações baixas de Fe. À medida que a concentração de Fe aumenta, os picos do ZnO alargam e desaparecem. Foram identificados picos de difracção correspondentes à safira (substrato), ao ZnO e à espinela ZnFe2O4. Na caracterização magnética das amostras foram utilizadas as técnicas de ressonância magnética e magnetometria por dispositivo supercondutor de interferência quântica. A magnetometria por dispositivo supercondutor de interferência quântica forneceu informações quanto ao tipo de ordenamento magnético presente nos filmes finos. Constatou-se a existência de um ordenamento ferromagnético para temperaturas superiores à temperatura ambiente. Para temperaturas muito baixas foi observado um comportamento do momento magnético que é compatível com a existência da espinela ZnFe2O4 antiferromagnética. A ressonância magnética demonstrou que as amostras revelam comportamento ferromagnético pelo menos até à temperatura ambiente, o que se encontra de acordo com a técnica anterior. Foi identificada a formação de uma camada ferromagnética interpretada como a espinela invertida (ZnFe2O4) para concentrações elevadas de Fe. Os parâmetros de anisotropia magnética desta fase foram determinados. Os resultados obtidos pela caracterização estrutural encontram-se de acordo com os resultados obtidos na caracterização magnética. ABSTRACT: Zinc oxide is one of the promising candidates for a diluted magnetic semiconductor and has developed an increasing interest among the scientific community, particularly for applications in spintronic devices. Fe-doped ZnO thin films were the object of this study. The samples had nominal concentrations of 5%, 10%, 20%, 25% and 35% of Fe. X-ray diffraction was used to structurally characterize the thin films. This analysis revealed their good crystalline quality for low concentrations of Fe. As the concentration increased, the XRD peacks became broad and disappeared. It was possible to identify the diffraction peacks corresponding to the sapphire (substrate), ZnO and the spinel ZnFe2O4. In order to magnetically characterize the samples, the techniques of superconducting quantum interference device magnetometry and magnetic resonance were employed. The superconducting quantum interference device magnetometry gave information on the magnetic ordering of the thin films. The samples exhibited ferromagnetic ordering above room temperature. For very low temperatures a behaviour of the magnetic moment with the temperature which is compatible with the existence of the antiferromagnetic ZnFe2O4 spinel was found. Magnetic resonance revealed that the samples exhibited ferromagnetic behaviour at least up to room temperature, which was in agreement with the superconducting quantum interference device magnetometry. The formation of a ferromagnetic layer, ascribed to the ZnFe2O4 inverted spinel phase, was concluded. The magnetic anisotropy parameters of this phase were determined. The results obtained by structural and magnetic characterization were in perfect agreement.
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Gastelois, Pedro Lana. "Propriedades estruturais e magnéticas de filmes ultrafinos de Fe/Rh(001), Ni/Rh(001) e Ni(Pd(001) e de camadas acopladas de CoO/Ni/Pd(001)." CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, 2015. http://www.bdtd.cdtn.br//tde_busca/arquivo.php?codArquivo=351.
Full textAbstract:
NenhumaIn this work, the strong correlation between the structural and magnetic properties in systems of reduced dimensionality is explored. Particularly, the magnetic properties of epitaxially grown ultrathin films and coupled layers, as a function of their constitution, thickness, structure and temperature, are studied. The investigated systems illustrate that perpendicular magnetic anisotropy in thin films can be achieved via tetragonal distortion or perpendicular exchange coupling. Specifically, Fe films grown on Rh(001) are examined, with emphasis both on their spin reorientation transition and on a complex magnetic structure existing at the first Fe monolayer. Contrasted to Fe/Rh(001), Ni films grown on Rh(001) and on Pd(001) are studied, highlighting the reverse spin reorientation transition and the perpendicular magnetic anisotropy originating from the large tetragonally distorted structure created by epitaxy. Concurrently, the indication of induced moments in the Pd(001) substrate in this system is also considered. Additionally, Ni films grown on Pd(001) covered with CoO antiferromagnetic layers are explored, emphasizing the effect of exchange coupling on their magnetic perpendicular anisotropy. Finally, the system consisting of a CoO single layer grown directly on Pd(001) is investigated, highlighting the indication of a ferromagnet under-layer, induced in the Pd(001) substrate by the CoO antiferromagnetic layer.
Neste trabalho, a forte correlação entre a estrutura e as propriedades magnéticas de sistemas de dimensionalidade reduzida, é explorada. Em particular, as propriedades magnéticas de filmes e camadas acopladas epitaxiais, em função de sua constituição, espessura, estrutura e temperatura são investigadas. Os sistemas investigados exemplificam que a anisotropia magnética perpendicular em filmes finos pode ser alcançada via distorção tetragonal ou pelo acoplamento de troca perpendicular. Especificamente, filmes de Fe crescidos em Rh(001) são investigados com ênfase em sua transição de reorientação de spin e em uma estrutura magnética complexa presente na primeira monocamada de Fe. Em contraste com Fe/Rh(001), filmes de Ni crescidos em Rh(001) e em Pd(001) são estudados destacando-se a transição de reorientação de spin reversa e a anisotropia magnética perpendicular, com origem na estrutura tetragonal distorcida criada por epitaxia. Concorrentemente, a indicação de momentos magnéticos induzidos no substrato de Pd(001) nesse sistema também é considerada. Além disso, filmes de Ni crescidos em Pd(001), cobertos com camadas de CoO antiferromagnéticas, são exploradas dando ênfase no efeito de acoplamento de troca em sua anisotropia magnética perpendicular. Por fim, o sistema constituído de uma camada de CoO, crescida diretamente em Pd(001), é investigado, destacando-se a indicação de uma camada ferromagnética induzida no substrato de Pd(001) pela camada antiferromagnética de CoO.
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Bohn, Felipe. "Propriedades estatísticas do ruído barkhausen em materiais magnéticos artificialmente estruturados." Universidade Federal de Santa Maria, 2009. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3881.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorBarkhausen noise (BN) corresponds to the voltage pulses induced in a sensing coil wound around a ferromagnetic material submitted to a variable magnetic field. It is related to the irregular motion of the domain walls (DWs) in a disordered magnetic material. Due to its stochastic character, most of the studies aim to explain the BN statistical properties. The statistical functions are, in general, well described by a power-law behavior with cutoff, whose exponents and cutoffs can be compared with the predictions obtained with theoretical models. Interestingly, statistical properties seem to be independent of microscopic and macroscopic details but controlled by a few general properties, as the system dimensionality and range of the relevant interactions governing the DWs dynamics. For bulk materials, there is a well established and consistent interpretation for the BN statistical properties, including the distributions of jump sizes and durations, average size vs. duration and power spectrum, which are related to the exponents t, a, 1=(snz) and J, respectively. In this case, the results clearly indicate that bulk samples present an essentially three-dimensional magnetic behavior and the exponents can be grouped in two distinct universality classes, according the range of interactions governing the DWs dynamics. For ferromagnetic films, the statistical properties are not so well studied due to experimental and theoretical difficulties and most of the experimental results reported so far make use of magneto-optical techniques, which restrict the analysis to the distributions of sizes. In all cases, the reported exponents for films are smaller than that obtained for bulk samples, indicating a possible two-dimensional magnetic behavior. Due to the insufficient amount of experimental data, the structural character and film thickness influence on the exponents was not observed and a complete comprehension of the DWs dynamics in films is still lacking. In this work, we report BN experimental results obtained with the classical inductive method in policrystalline and amorphous ferromagnetic films with thickness in the range 10 - 1000 nm. We investigate the BN statistical properties in order to understand the effects of the interplay between the system dimensionality and the range of the relevant interactions governing the DWs and magnetization dynamics. In particular, we perform an extended statistical analysis which includes the distributions of jump sizes and durations, average size vs. duration curve, power spectrum and the average shape of the Barkhausen jump, reported for the first time for films. The results show evidence of a three to two-dimensional crossover in the DWs dynamics as the film thickness is decreased. Also, the effect of the range of interactions governing the DWs dynamics in this range of thickness is observed, indicating the same two distinct universality classes observed for bulk materials. Through these results, we provide experimental evidence to the validity of different three and two-dimensional heoretical models for DWs dynamics.
O ruído Barkhausen (BN) corresponde aos pulsos de tensão detectados por uma bobina sensora enrolada em torno de um material ferromagnético, quando submetido a um campo magnético variável. O ruído é produzido por mudanças súbitas da magnetização, principalmente devido ao movimento irregular das paredes de domínio (DWs) em um meio magnético desordenado. Devido ao seu caráter estocástico, grande parte dos estudos visa explicar as propriedades estatísticas do ruído. As funções estatísticas são, em geral, bem descritas por leis de potência com cutoff , cujos expoentes e valores de cutoff podem ser comparados com valores obtidos teoricamente. Como ponto interessante, as propriedades estatísticas parecem ser independentes dos detalhes microscópicos e macroscópicos, sendo dependentes de apenas algumas propriedades gerais, como a dimensionalidade do sistema e o alcance das interações que governam a dinâmica de DWs. Para materiais bulk , há uma interpretação robusta e bem estabelecida para as propriedades estatísticas do ruído, incluindo as distribuições de área e duração dos saltos, área média do salto vs. duração e espectro de potência, que estão relacionados com os expoentes t, a, 1=(snz) e J, respectivamente. Neste caso, os resultados claramente indicam que amostras bulk apresentam um comportamento magnético essencialmente tri-dimensional e que os expoentes podem ser agrupados em duas classes de universalidade distintas, de acordo com o alcance das interações que governam a dinâmica de DWs. Para filmes ferromagnéticos, as propriedades estatísticas não são tão bem estudadas devido a dificuldades teóricas e experimentais e devido ao fato de que a maioria dos resultados experimentais publicados até o momento, obtidos através de técnicas magneto-ópticas, restringem a análise apenas à distribuição de área dos saltos. Em todos os casos, os expoentes obtidos para filmes são menores do que os obtidos para amostras bulk , indicando um possível comportamento magnético bi-dimensional. No entanto, devido à insuficiente quantidade de dados experimentais, a influência da espessura do filme e do caráter estrutural sobre os expoentes ainda não foi observada e uma compreensão completa da dinâmica de DWs em filmes ainda não foi obtida. Neste trabalho, são apresentados resultados experimentais de BN obtidos, através do tradicional método indutivo, em filmes ferromagnéticos policristalinos e amorfos, com espessuras no intervalo de 10 - 1000 nm. Neste caso, as propriedades estatísticas do ruído são investigadas com o objetivo de compreender os efeitos da dimensionalidade do sistema e do alcance das interações sobre os expoentes e sobre a dinâmica de DWs em filmes. Em particular, foi realizada uma vasta e sistemática análise estatística, envolvendo distribuições de amplitude, área e duração dos saltos, área média do salto vs. duração, espectro de potência e a forma média do salto Barkhausen, pela primeira vez obtida para filmes. Os resultados mostram evidências experimentais de um crossover dimensional da dinâmica de DWs à medida que a espessura do filmes é reduzida. Também, o efeito do alcance das interações sobre a dinâmica de DWs em filmes é observado, indicando a existência das mesmas duas classes de universalidade observadas para materiais bulk . Deste modo, os expoentes medidos fornecem evidências experimentais para a validade de diferentes modelos tri e bi-dimensionais para a dinâmica de DWs.
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Borges, Janaína Galho. "Estudos do comportamento magnético de filmes finos eletrodepositados que apresentam magnetização perpendicular." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2007. http://hdl.handle.net/10183/8549.
Full textAbstract:
A eletrodeposição (ED), além de ser uma técnica de simples manuseio, ainda se mostrou eficiente na fabricação de filmes ultrafinos e multicamadas sobre diferentes substratos. O estudo de filmes finos magnéticos que apresentam anisotropia perpendicular (PMA) é um assunto de grande interesse tecnológico devido a sua possível aplicação em mídias magnéticas de alta densidade. Neste trabalho, foi estudado o crescimento de filmes finos de Co que apresentam PMA utilizando um processo simples de fabricação, a ED. Com a escolha de parâmetros adequados na ED, torna-se possível a preparação de filmes de alta qualidade magnética. A anisotropia magnética é uma das mais importantes características magnéticas de um material. Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais e magnéticas de filmes finos de Co produzidos por ED sobre Au(111) [depositados sobre mica(100) ou Si(111) hidrogenado (Si-H)] e caracterizados via Microscopia de Força Atômica, Microscopia Atômica por Varredura a Sonda, e por Difração de Raios-X. Os filmes de Co foram crescidos utilizando duas soluções distintas segundo a concentração de hidrogênio (pH). As curvas de histerese, obtidas por Magnetometria de Campo de Gradiente Alternado Eletroquímico in-situ e/ou ex-situ, e por Magnetometria Óptica a Efeito Kerr Polar a temperatura ambiente, revelaram que, para a solução ácida, os filmes de até 2 monocamadas (ML) apresentam PMA, enquanto que, para a solução básica, existe uma componente considerável de PMA em filmes de até 21 MLs. Por fim, foi discutido o fenômeno de acoplamento de troca (Exchange Bias) entre uma camada com PMA de Co e uma camada antiferromagnética da liga de ferro-manganês em amostras do tipo mica/Au/Co/Au/FeMn. As medidas de histerese magnética revelaram deslocamentos em campo similares, de aproximadamente 90 Oe, independentemente da espessura do cobalto.The electrodeposition (ED) is a fast and cost efficient way to grow ultrathin films and multilayers on large area substrates. There are increasing efforts in growing thin films that show magnetic anisotropy perpendicular to the substrate’s plane by ED, which are of considerable interest for high density information storage. With an appropriate choice of the ED parameters, it is possible to control the quality of the film arrays with a remarkable degree of precision. However, there is still a considerable lack of understanding of the growth processes and their influence on the magnetic properties of low-dimensional systems, which may be very distinct from bulk materials. The magnetic anisotropy is one of the most important characteristics of a magnetic material. In the present work, we have studied the structural and magnetic properties of Co ultrathin films produced by ED onto Au(111) [the latter deposited on Si(111)-H or mica(100)] via several characterization techniques, i.e., Atomic Force Microscopy, Scanning Tunneling Microscopy and X-ray Diffractometry. The growth processes and their influence on the magnetic behavior of the Co films have been investigated for different deposition conditions and using solutions with different pH. The room temperature magnetization curves, obtained by using Electrochemical Alternating Gradient Field Magnetometer (in-situ and/or ex-situ), and Polar Magnetic Optical Kerr Effect Magnetometer, indicated that the magnetization is predominantly out-of-plane for coverage up to one full Co layer for pH = 3.5, and it remains in the plane of the films for the higher thicknesses. For pH = 8.5, the perpendicular anisotropy predominates up to ~ 21 monolayers of Co. In the final part of the work, the magnetic behavior of the exchange-biased mica/Au/Co/Au/FeMn system (where the antiferromagnetic FeMn layer only has been deposited by magnetron sputtering) has been studied and discussed. These samples showed perpendicular exchange bias field of 90 Oe, which is practically independent on the Co thickness.
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Braga, Marcella Rapini. "Estudo de filmes magnéticos ultrafinos pelo Método de Monte Carlo." Universidade Federal de Minas Gerais, 2006. http://hdl.handle.net/1843/IACO-6X4PDB.
Full textAbstract:
Neste trabalho estudamos um modelo de spins em rede para filmes magnéticos ultrafinos através de simulações de Monte Carlo (MC) e utilizamos técnicas de Finite Size Scaling (FSS) para a análise dos dados. O modelo utilizado apresenta um diagrama de fases rico do qual três tipos de transições de fase foram caracterizados: uma de segunda ordem, uma de primeira ordem e outra Berezinskii-Kosterlitz-Thouless.
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Iwamoto, Wellington Akira 1979. "Estudos das propriedades magnéticas dos filmes finos de GaAs dopado com Mn e de Zn1-xCoxO." [s.n.], 2007. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/278526.
Full textAbstract:
Orientador: Pascoal J. G. PagliusoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-08-10T11:33:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iwamoto_WellingtonAkira_M.pdf: 1834376 bytes, checksum: f57724e8570a2064285943632257620b (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: Semicondutores ferromagnéticos (FM) são compostos de grande interesse tecnológico devido à possibilidade de combinar suas cargas e o grau de liberdade de spin para produzir dispositivos eletrônicos. Em particular, filmes finos semicondutores dopados com metais de transição têm se tornado foco de intensa investigação científica desde a descoberta do ferromagnetismo com razoável temperatura de Curie [1] ¿[4]. Exemplos de semicondutores magnéticos diluídos (DMS) são os filmes finos de GaAs dopado com Mn e ZnO dopado Co. Nessa dissertação, nós apresentamos experimentos de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) e de susceptibilidade magnética para os filmes finos amorfos e cristalinos de GaAs dopados com Mn e filmes cristalinos de ZnO dopados com Co, com a finalidade de explorar as propriedades magnéticas globais e locais nesses DMS. Para todos os filmes amorfos de GaAs dopados com Mn, os nossos resultados indicaram a ausência de qualquer ordenamento ferromagnético entre as temperaturas 300 > T > 2 K ao contrário dos filmes cristalinos que foi observado ferromagnetismo em T < 110 K. Além do mais, observamos nas medidas de EPR uma única linha associada aos íons localizados de Mn 2+ para os filmes finos amorfos de GaAs dopados com Mn e g ~ 2,01, o qual se manteve inalterado com a temperatura. Para nossos filmes cristalinos de GaAs foram observados modos ferromagnéticos para T < TC. Alguns filmes amorfos de GaAs dopado com Mn, foram hidrogenados e, para estes, encontramos que dopagem de hidrogênio, torna o filme mais cristalino, e que sua influência nas propriedades magnéticas é somente causada pela sua variação no grau de cristalinidade. Para os filmes cristalinos de ZnO dopado com Co, os experimentos de EPR mostraram que somente para os filmes com concentração de 10 % de Co um modo ferromagnético pôde ser observado. E através de medidas de magnetização foi observada uma magnetização de saturação máxima MS ~ 1,1 µB/Co para o filme com concentração de 10 % de Co, sendo que a magnetização decresce para concentrações maiores de Co. Isso indica que o loop ferromagnético encontrado nos filmes não pode estar associado a simples precipitação de Co. Uma comparação entre as propriedades magnéticas do filmes de 10 % de Co e da possível fase espúria, ZnCo2O4, mostraram propriedades magnéticas dos filmes de ZnO dopado com Co não parecem estar associados com esta fase
Abstract: Ferromagnetic semiconductors (FM) are compounds of technological interest due to the possibility of combining their charge and spin degrees of freedom when producing electronic devices. In particular, semiconductor thin films doped with transition metal have become focus of intense scientific investigation since ferromagnetism with reasonably high Curie temperatures (racing from few Kelvin to room temperature) was found in theses films [1-4]. Examples of such dilute magnetic semiconductor (DMS) are Mn-doped GaAs and Co-doped ZnO thin films. ZnO is a direct bandgap II-VI semiconductor with a wurtzite-type structure. In this word, we have performed studies of EPR and magnetic susceptibility in Co-doped ZnO and Mn-doped GaAs thin films in order to further explore the global and local magnetic properties of these intriguing DMS. For the Mn-doped GaAs samples, our results show the absence of ferromagnetic ordering for the amorphous films in the 300 > T > 2 K temperature range, in contrast to the ferromagnetism found in crystalline films for TC< 110 K. A single EPR line with a temperature independent g-value (g ~ 2) is observed for the amorphous films and the behavior of this ESR linewidth depends on the level of crystallinity of the film. For the Mn-doped GaAs crystalline films, only a ferromagnetic mode is observed for T < TCwhen the film is ferromagnetic. Regarding the effect of H-doping in the properties of Mn-doped GaAs amorphous films, the Mn 2+ ESR line was found to be nearly unaffected by the presence of hydrogen apart of slightly linewidth changes induced by the changes in the film crystallinity. Hydrogen doping has no direct effects in the magnetic properties of Mn-doped GaAs films. For the Co-based films, the ESR experiments show that only the Zn0,90Co0,10 O film presented a strong anisotropic FMR. The magnetization data show that ~ 10% of Co-doped ZnO films produce the maximum Ms ~ 1,1 µB/Co in the series. The absence of FMR for films with higher Co Concentration indicates that the observed FM loops cannot be associated with simply precipitation of pure Co ions, but more work needs to be done to complete rule out the contribution of other magnetic secondary phases
Mestrado
Física da Matéria Condensada
Mestre em Física
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Rouxinol, Francisco Paulo Marques 1977. "Propriedades magnéticas de filmes de ligas GD-Cr." [s.n.], 2008. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/278407.
Full textAbstract:
Orientador: Mario Antonio Bica de MoraesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-08-11T18:58:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rouxinol_FranciscoPauloMarques_D.pdf: 6433084 bytes, checksum: 84d703ca8da3620b077c3b1335c59965 (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: Técnicas de condensação de vapor são úteis na preparação de ligas magnéticas cujos componentes têm pouca, o mesmo nenhuma, solubilidade em condições de equilíbrio Neste trabalho, uma dessas técnicas ¿ sputtering ¿ foi empregada para fabricar ligas metaestáveis de GdXCr1-X, cujas propriedades magnéticas foram investigadas em função da concentração de Gd, x. Difratometria de raios-X de baixo ângulo (GAXRD) e espectroscopia de retroespalhamento Rutherford foram utilizados para determinar a estrutura do filme e sua composição elementar, respectivamente. As análises de GAXRD mostraram que a estrutura da fase de Gd, é hcp quando x ³ 0,88; e amorfa quando 0,16 £ 0,76. Uma estrutura bcc , para a fase de Cr, foi observada nos difratogramas quando x < 0,16, e amorfa quando x ³ 0,16 Para investigar as propriedades magnéticas utilizamos um magnetometro SQUID e m PPMS. O primeiro foi utilizado para as medidas de momento magnético em função do campo estático e temperatura. O PPMS foi tilizado nas investigações de susceptibilidade-AC em função da freqüência de oscilação do campo, temperatura e campo estático. A complexa natureza magnética dos filmes de Gd-Cr foi observada através das isotermas MxH, que não apresentaram saturação em baixas temperaturas, nem comportamento linear em altas temperaturas. Pela análise dos dados magnéticos, observamos que as amostras admitem um comportamento ferromagnético para x ³ 0,5 e paramagnético para as outras concentrações de Gd. A temperatura de Curie (TC) apresenta um aumento monotônico de 170 para 290 K quando x aumenta de 0,5 para 1,0. A temperatura de Curie-Weiss (q C) mostra um aumento monotônico com x. A partir das isotermas MxH a 2 K, o momento de saturação foi calculado, sendo independente de x e aproximadamente constante com um valor médio de 7,3 µB. Medidas de susceptibilidade em campos estáticos e dinâmicos revelaram a existência de comportamentos de vidros magnéticos em todas as amostras abaixo da temperat ra de freezing (Tf). Observamos, nas ligas com altas concentrações de Gd, a presença de comportamentos ferromagnéticos e cluster-glass em baixas temperaturas. Concluímos que a interação de troca entre os átomos de Gd dentro dos clusters de Gd não é do tipo RKKY, e sim do tipo supertroca. O efeito magnetocalórico (MCE) foi investigado através da variação de entropia magnética ( D SM) em função da temperatura, para a remoção de um campo de 50 kOe Curva de D SMxT para as amostras com x < 0,2 apresentaram um formato típico de superferromagneto, consistente com a existência de clusters Gd nos filmes. Nas outras amostras em que o EMC foi analisado, a presença de clusters é observada pelo comportamento dessas curvas a baixa temperatura; a altas temperaturas o comportamento de D SM com T indica fortemente a presença de mais fases magnéticas no filme. O diagrama de fase baseado em TC e Tf, e sua dependência com x é apresentado
Abstract: Vapor condensation techniques are very useful for preparation of alloys whose components have no mutual solubility under equilibrium conditions In this work, one of these techniques ¿ sputtering ¿ has been used to fabricate metastable GdXCr1-X alloys whose magnetic properties were investigated as a function of the Gd concentration, x. Grazing incidence angle X-ray diffraction (GAXRD) and Rutherford backscattering spectroscopy were employed to characterize the film structure and elemental composition, respectively. The GAXRD measurements revealed, for the Gd fraction, a hcp structure for x ³ 0,88; for 0,16 £ x £ 0,76 the Gd fraction was amorphous. The existence of a bcc structure for x < 0,16 was observed in the diffractograms for the Cr phase, which was amorphous for x ³ 0,16. To investigate the magnetic properties, a SQUID magnetometer and a PPMS were used. The former was employed for magnetic moment measurements as a function of applied static field and temperature. The PPMS was used for ac-susceptibility determinations as a function of the frequency of the ac driving field, temperature, and applied static field. The complex magnetic nature of the Gd-Cr films was revealed from the MxH isotherms which did not show saturation even at the lowest temperatures, and did not exhibit a linear behavior at higher temperatures. Processing of the magnetic data has shown that the films exhibit a ferromagnetic behavior for x ³ 0,5 and paramagnetic one for all other Gd concentrations. The Curie temperature (TC) increased monotonically from 170 to 290 K as x increased from 0,5 to 1,0. A monotonical increase in the Curie-Weiss temperature ( q C ) with x was also observed for all films. From the extrapolated MxH isotherm at 2 K (saturation magnetization), the saturation moments were calculated and found to be nearly constant at about 7.3 µB. Both static and dynamic susceptibility measurements revealed the existence of a magnetic glassy behavior in all alloys, occurring below a freezing temperature Tf . For the higher concentration alloys, the ferromagnetic and the cluster glass state were observed at low temperatures. It was thus concluded that the exchange interactions within Gd atoms in the clusters were not of the RKKY but of the superexchange type. The magnetocaloric effect (MCE) was investigated from the magnetic entropy change ( DSM) as a function of temperature, for the removal of a 50 kOe field. Samples with x < 0,2 exhibited DSMxT curves whose shapes are typical of a superferromagnet, consistently with the existence of Gd clusters in the films. For all the other alloys whose MCE was investigated, the presence of clusters is manifested from the behavior of these curves at low temperatures; at higher temperatures, the evolution of DSM with T strongly indicated the presence of more than one magnetic phase in the alloys A magnetic phase diagram based on the Tf and Tc transition temperatures and their dependence on x is presented in this thesis
Doutorado
Física da Matéria Condensada
Doutor em Ciências
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Fonsêca, do Nascimento Jehan. "Propriedades magnéticas e ópticas de filmes finos rugosos." Universidade Federal de Pernambuco, 2008. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6404.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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Previous issue date: 2008Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Nesta dissertação estudamos a influência da rugosidade dos substratos sobre as propriedades magnéticas e ópticas de filmes finos policristalinos de permalloy (Py) e as propriedades ópticas de filmes finos de prata (Ag), depositados sobre os substratos. A rugosidade na superfície do substrato de vidro foi gerada através de ataque químico com vapor de ácido fluorídrico (HF- 49%) (alta concentração) e caracterizada por microscopia de força atômica (AFM). Os filmes de Py foram depositados por sputtering e os filmes de Ag, por evaporação térmica resistiva. A caracterização das propriedades magnéticas foi feita através das curvas de histerese (M-H), geradas por magnetometria óptica pelo efeito Kerr (MOKE). Através destas medidas pudemos verificar a dependência do campo coercivo Hc com a rugosidade de superfície dos substratos. Os filmes finos de Ag, por outro lado, foram caracterizados por medidas de transmitância resolvida no tempo, usando a técnica de excitação e sonda (pump-probe) com um laser de femtossegundos. Os resultados obtidos para os filmes rugosos de Ag mostram uma variação considerável na amplitude do sinal e no tempo de relaxação dos elétrons quentes quando comparado ao filme liso para a mesma espessura. Este fenômeno é interpretado em termos do efeito de campo local na superfície rugosa
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Pereira, Saulo Milani. "Preparação e caracterização de nanoestruturas magnéticas baseadas em FeCo/IrMn depositados por pulverização catódica." CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, 2011. http://www.bdtd.cdtn.br//tde_busca/arquivo.php?codArquivo=187.
Full textAbstract:
Dispositivos spintrônicos baseados no transporte de corrente polarizada em spin,
torque de spins e em outros fenômenos representam grandes promessas no cenário da
tecnologia de miniaturização dos dispositivos eletrônicos da atualidade. Materiais magnéticos
de grande relevância tecnológica para diferentes áreas envolvem, apesar de exceções, filmes e
estruturas multicamadas com alta complexidade. Avanços nesta área exigem o da estrutura
das mesmas, em escala atômica, possibilitando o ajuste de suas propriedades físicas. O
propósito deste trabalho é a preparação de estruturas multicamadas por sputtering, bem como
o estudo de fenômenos magnéticos envolvidos nestas estruturas.
O objetivo é produzir uma válvula de spin. Esta é uma estrutura multicamada
composta por dois filmes ferromagnéticos separados por um espaçador não magnético. A
magnetização de uma das camadas ferromagnéticas é livre para girar sob efeito de pequenos
campos externos, enquanto a magnetização da outra camada ferromagnética permanece fixada
por meio de acoplamento de troca com uma camada antiferromagnética. A estrutura é
ajustada para permitir que pequenos campos magnéticos aplicados possam chavear a
magnetização das camadas ferromagnéticas, de um estado antiparalelo à um estado paralelo,
resultando na variação da resistividade elétrica da estrutura (efeito GMR).
Otimização das condições de deposição foi necessária para obter estruturas com
acoplamento por polarização de troca, e acoplamento antiferromagnético através do espaçador
não magnético. A correlação entre as condições de deposição e as propriedades magnéticas
dos filmes foi estudada. O trabalho apresentado nesta dissertação tem contribuído para a
caracterização de filmes finos magnéticos, quais podem ser utilizados na produção de
sensores magnéticos, e do novo sistema de sputtering montado no Laboratório de Física
Aplicada do CDTN.Spintronic devices based in the transport of spin polarized current, spins torque and other related phenomena represent big promises in the scenery of the technological miniaturization of current electronic devices. Magnetic materials of great technological relevance for different areas deal with, despite some exceptions, films and multilayered structures with high complexity. Advances on these fields require the control of those structures in atomic scale, in order to be able to tailor their physical properties. The purpose of this work is the preparation of multilayered structures by sputtering, as well the study of magnetic phenomena involved in this structures. The aim is to produce a spin valve. This is a multilayer structure composed of two ferromagnetic layers, separated by a non magnetic spacer. The magnetisation of one of the ferromagnetic layers is free to rotate under the effect of small external fields, whilst the magnetisation of the other ferromagnetic layer remains fixed by means exchange coupling to a antiferromagnetic layer. The structure is tailored to allow the small applied magnetic fields to switch the magnetisation of the ferromagnetic layers from antiparallel state to a parallel state resulting in the variation of the electrical resistivity of the structure (GMR effect). Optimization of deposition conditions was required to obtain structures with exchange bias coupling, and antiferromagnetic coupling through a non magnetic spacer. The correlation between the deposition conditions and the magnetic properties of the films was studied. The work presented in this dissertation has contributed to the characterisation of both magnetic thin films, which can be used on the production of magnetic sensors, and the new sputtering system assembled in the Applied Physics Laboratory of CDTN.
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Nicolodi, Sabrina. "Exchange Bias em filmes de IrMn/Cu/Co." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2007. http://hdl.handle.net/10183/10353.
Full textAbstract:
Medidas de magnetização (MAG) e de ressonância ferromagnética (FMR) foram usadas para estudar a interação de troca entre a camada antiferromagnética (AFM) de IrMn e a ferromagnética (FM) de Co no sistema IrMn/Cu/Co em função da espessura do Cu. Parâmetros importantes extraídos destas medidas foram comparados com os respectivos valores obtidos dos ajustes dos dados experimentais através de um modelo fenomenológico. Foi observada uma concordância muito boa entre os dados experimentais e os simulados numericamente. Os valores dos campos de anisotropia e de interação, obtidos pelas duas técnicas, MAG e FMR, foram comparados. Observou-se que, apesar das variações angulares experimentais dos campos de Exchange Bias coincidirem para todas as amostras, a intensidade de acoplamento J e os campos de anisotropia das camadas de Co (obtidos via simulação numérica) HU , são diferentes. Para todas as espessuras de Cu, vimos que J FMR > J MAG e FMR U H < MAG U H . Outro resultado importante é que J diminui exponencialmente com o aumento da espessura do espaçador, resultado de uma interação de curto alcance mediada por pinholes. Todas estas características foram explicadas através de um modelo que considera camadas magnéticas policristalinas com distribuições de eixos fáceis independentes, tomando em conta a anisotropia rodável. Conhecer o papel dos grãos AFM com diferentes tamanhos e diferentes estabilidades magnéticas também é essencial para entender as propriedades deste sistema. Os fatos dos HEB observados serem iguais (diferentemente dos resultados até agora conhecidos) e as interações assim como as anisotropias uniaxiais serem diferentes foram atribuídos ao fato de que as duas técnicas detectam processos diferentes. A medição estática, MAG, prioriza a amostra como um todo, enquanto a FMR (a qual depende da freqüência de oscilação da magnetização) detecta somente os momentos magnéticos cujos tempos de relaxação são menores do que o tempo de excitação da microonda. Quando não existe mais contato entre as camadas de IrMn e Co (e consequentemente, a interação), as diferenças entre as medidas não são mais observadas.Magnetization (MAG) and ferromagnetic resonance (FMR) measurements were used to study the exchange interaction between the IrMn (antiferromagnetic, AFM) and Co (ferromagnetic, FM) layers in an IrMn/Cu/Co system as a function of the Cu spacer thickness. Important parameters, extracted from these measurements, were compared with the respective values obtained from the experimental data fittings through a phenomenological model, and a very good agreement between experiment and model was observed. The comparison between the anisotropy and interaction fields obtained from both techniques, MAG and FMR, showed that although the experimental angular variations of the exchange-bias fields, FMR eb H and MAG eb H coincide, the coupling strengths, J and the Co layers' anisotropy fields, U H , obtained via numerical simulations, are different. For all Cu thicknesses, it was estimated that J FMR > J MAG e FMR U H < MAG . U H Another important result is that J decreases exponentially with the spacer thickness and is a short-range interaction mediated by pinholes. All these characteristics were explained in the framework of a model considering polycrystalline magnetic layers with independent easy axis distributions and taking into account the rotatable anisotropy. The role of antiferromagnetic grains at the interface with different sizes and different magnetic stability is essential for understanding the behavior of this exchange-biased system. The facts that the observed FMR eb H and MAG eb H are equal (differently from all results known till now) and that the interactions as well as the uniaxial anisotropies are different were attributed to the different processes detected by the techniques. While the static MAG measurement ‘senses’ the sample as a whole, the FMR (which depends on the frequency of the oscillation of the magnetization) detects only the magnetic moments with relaxation times less than the period of the microwave excitation. There are no differences observed between the measurements when there is no contact (and consequently, the interaction) between the IrMn and Co layers.
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SÁ, Luciano Vaz de. "Magnetostricção e Anisotropia Magnética de filmes de Cobalto em substratos de vidro e silício." Universidade Federal de Goiás, 2011. http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tde/806.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1
Dissertacao Luciano Vaz de Sa.pdf: 1061982 bytes, checksum: 6f6a32de4e2caf51ea9a29ac0038f796 (MD5)
Previous issue date: 2011-09-09The Ferromagnetic Resonance technique is used to study the magnetostriction and the magnetic anisotropy of cobalt thin films grown on glass and silicon substrates. The effective values of the magnetostriction and magnetic anisotropy constants obtained do not agree with known values in the literature, but show the viability of the experimental method used [with the film glued to a cantilever beam under stress] to study the magnetostriction of magnetic thin films.
Este trabalho tem como objetivo estudar a magnetostricção e a anisotropia magnética de filmes finos de cobalto usando a técnica de Ressonância Ferromagnética. As amostras investigadas foram produzidas pela técnica de magnetron sputtering, depositadas sobre substratos de vidro e silício, com espessuras variando na faixa de 10 a 20 nm. Os valores efetivos obtidos para as constantes de magnetostricção e de anisotropia magnética de volume e de superfície diferem de valores conhecidos na literatura, mas comprovam a viabilidade do procedimento experimental aplicado [com o filme fixo sobre uma haste cantilever sujeita a stress] para investigar a magnetostricção de filmes finos magnéticos.
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Santi, Luciana. "Dinâmica da magnetização e ruído barkhausen em filmes finos magnéticos amorfos." Universidade Federal de Santa Maria, 2006. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3875.
Full textAbstract:
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoIn this work, the effect of the thickness on the statistical properties of Barkhausen noise and dynamic hysteresis in thin films with compositions Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9, Fe73.5Cu1Nb3Si16.5B6, Fe73.5Cu1Nb3Si18.5B4 and Co70.4Fe4.6Si15B10 was investigated. Thin films with thickness between 20 nm to 5000 nm were investigated. The samples were produced by magnetron sputtering at the LMMM/UFSM. Barkhausen noise was observed in films as thin as 20nm, a result never reported before in the literature. It was observed that the thickness of the films affects subtly the exponents of size and time duration distributions, in this way that the studied samples can be included in the universality class of amorphous materials whose magnetization dynamics is dominated by short range interactions. This fact is remarkable in principle because a strong perpendicular anisotropy was observed to appear for thickness above 80 nm. With respect to the study of the dynamic hysteresis, it was shown that these materials follow simple scale laws as described by model of domain wall depinning proposed by Bland and co-workers. The exponents obtained from the analysis of the hysteresis loop area, α and β, exhibited a wide range of values, generally higher for thinner films.
Neste trabalho foi investigado o efeito da espessura nas propriedades estatísticas do estudo do ruído Barkhausen e na histerese dinâmica em filmes finos com composições: Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9, Fe73.5Cu1Nb3Si16.5B6, Fe73.5Cu1Nb3Si18.5B4 e Co70.4Fe4.6Si15B10. Foram investigados filmes com espessuras entre 20nm e 5000nm. As amostras foram produzidas por magnetron sputtering no LMMM/UFSM. Foi observado ruído Barkhausen em filmes finos com espessuras de 20nm, um resultado nunca antes observado. Foi observado que a espessura dos filmes afeta os expoentes das distribuições de tamanho e duração dos saltos de forma sutil, de forma que as amostras estudadas puderam ser enquadradas na classe de universalidade dos materiais amorfos, cuja dinâmica da magnetização é dominada pelas interações de curto alcance. Esse fato é notável, uma vez que nas amostras estudadas, observou-se o aparecimento de uma forte anisotropia unidirecional perpendicular para espessuras acima de 80nm. No que diz respeito ao estudo da histerese dinâmica, foi possível observar que estes materiais obedecem a leis simples de escala, conforme o modelo de depinning de paredes de domínio proposto por Bland e colaboradores. Os expoentes extraídos da análise da área das curvas de histerese, α e β, apresentaram uma faixa ampla de valores, em geral, mais altos para filmes mais finos.
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Bertelli, Tiago Pulce. "Caracterização magnética de filmes de cromo e cromocobalto preparados por eletrodeposição." Universidade Federal de São Carlos, 2008. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/5013.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1
2165.pdf: 2507702 bytes, checksum: b540653a8b4ae6c1222e1604fe9365c1 (MD5)
Previous issue date: 2008-12-11Magnetic properties of electrodeposited of chromium and chromium-cobalt thin films on cooper substrate were investigated. The samples were prepared without introduction of additives. This procedure following to samples with granular structure. Magnetization measurements as a function of applied magnetic field and temperature show that the magnetic behavior exhibit a strong dependence on the thickness of the electrodeposited film and the samples presents a superparamagnetic behavior associated with the formation of ferromagnetism surface.
Foram investigadas as propriedades magnéticas de filmes de cromo e cromocobalto eletrodepositados em substrato de cobre, utilizando o processo de eletrodeposição. As amostras foram preparadas sem a inclusão de aditivos. Este procedimento levou a obtenção de amostras com estrutura granular. As medidas de magnetização como função do campo magnético aplicado e da temperatura foram realizadas e mostram que o comportamento magnético tem uma forte dependência com a espessura do filme eletrodepositado levando as amostras a exibirem um comportamento superparamagnético associada à formação de ferromagnetismo superficial.
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SILVA, Gilvânia Lúcia da. "Processos de reversão da magnetização em fios e filmes finos magnéticos." Universidade Federal de Pernambuco, 2009. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6089.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2009Universidade Federal de Pernambuco
Nesta dissertação investigamos diferentes processos de reversão da magnetização em estruturas magnéticas que apresentam efeitos de confinamento em uma e duas dimensões. Sistemas que apresentam confinamento em uma dimensão foram filmes simples monocristalinos de ferro com anisotropia cúbica e filmes simples policristalinos de permalloy (Ni81Fe19) com anisotropia uniaxial induzida durante o processo de deposição. Estes filmes foram depositados utilizando-se a técnica de sputtering. Os sistemas que apresentam confinamento em duas dimensões são fios magnéticos de seção retangular de dimensões submicrométricas e comprimentos de alguns micrômetros. Estes fios foram fabricados utilizando a técnica de litografia por oxidação anódica local juntamente com a técnica de sputtering. Os processos de reversão da magnetização foram investigados utilizando-se as técnicas de quatro pontas para medidas de curvas de magnetoresistência e a magnetometria Kerr para a obtenção de ciclos de histerese da magnetização. A técnica das quatro pontas mostrou-se muito sensível na identificação do campo de reversão da magnetização (switching field) em nanofios, que está diretamente ligado ao campo de nucleação definido teoricamente nas equações de Brown. Dependendo do tamanho e da geometria da amostra investigamos que a reversão da magnetização pode ocorrer de forma coerente ou não coerente. O modo de reversão coerente pode ser explicado utilizando-se o modelo de Stoner- Wohlfarth enquanto os modos de reversão não-coerentes e também os coerentes podem ser explicados utilizando-se a teoria de nucleação desenvolvida por Brown. O problema consiste em definir dentre as possíveis soluções para o estado de magnetização do sistema a que tem como resultado um menor autovalor para o campo, pois assim se torna possível definir o campo de nucleação que define o modo de instabilidade do estado de saturação da magnetização. Os processos de reversão da magnetização em geometrias confinadas também foram investigados utilizando-se um programa de simulação micromagnética de domínio público conhecido como OOMMF (Object Oriented Micromagnetic Framework). Utilizamos este programa na investigação da dependência dos campos de reversão em nanofios em função da suas razões de aspecto (comprimento/largura). Por fim, discutimos os resultados experimentais à luz de modelos teóricos existentes bem como as perspectivas futuras deste trabalho.
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Adriano, Cris 1980. "Estudo de propriedades estruturais e magnéticas de filmes epitaxiais de MnAs sobre GaAs (001)." [s.n.], 2004. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/277532.
Full textAbstract:
Orientadores: Carlos Manuel Giles Antunez de Mayolo, Fernando IikawaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-08-04T20:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriano_Cris_M.pdf: 2377701 bytes, checksum: 09034068780831dd7a4b137752559fc2 (MD5) Previous issue date: 2004
Resumo: Neste trabalho foram estudados filmes finos de MoAs crescidos por epitaxia de feixe molecular em substratos de GaAs (001). As propriedades magnéticas destas hetero-estruturas (filme magnético sobre um substrato semicondutor) são fortemente dependentes das propriedades estruturais do filme de MoAs que foram estudadas detalhadamente utilizando técnicas de difração de raios-x no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. Dentre os principais resultados estão a identificação de uma temperatura de ordenamento magnético maior do que os valores para o MnAs massivo, em filmes com acomodações cristalinas onde o eixo-c está inclinado em relação ao plano (001) do substrato. Também foi realizado um estudo detalhado da variação do parâmetro de rede com a temperatura em torno da transição de fase magnética. Este estudo permitiu determinar a evolução das tensões elásticas presentes no filme de MoAs durante a transição onde em um intervalo em torno de 30°C acontece uma coexistência de fases cristalinas pela formação de faixas periódicas com regiões alternadas de a -MnAs (hexagonal) e ,b -MnAs (ortorrômbico). Também se encontrou que os parâmetros de rede contidos no plano do filme se comportam de forma bem diferente. Enquanto que o parâmetro que corresponde ao eixo-c hexagonal não varia muito durante a transição o outro parâmetro de rede contido no filme aumenta fortemente com a temperatura. Estes estudos complementaram medidas magnéticas com efeito Kerr magnéto-óptico simultâneas às medidas estruturais, assim como às medidas por difração de raios-x com aplicação de campo magnéticos de até 3 kOe
Abstract: Thin films ofMnAs grown by molecular beam epitaxy on GaAs (001) were studied by X-ray diffraction. The magnetic properties of a thin film of MnAs are strongly affected by the elastic tensions ofthe film accomodation over the semiconductor substrate and were studied by X-ray diffraction techniques at the Brazilian National Synchrotron Laboratory .It was found that the Curie temperature for the MnAs film is dependent on the type of crystal accomodation over the substrate. In particular for a MnAs accomodation with a tilted hexagonal c-axis with respect to the GaAs (00 1) plane, the transition temperature becomes higher than the value for MnAs bulk. A detailed analysis ofthe evolution ofthe lattice parameters through the transition temperature was performed. These results contribute to the understanding of the phase coexistence in the film through more than 30°C where periodic stripes of a -MnAs (hexagonal) and b-MnAs (orthorhombic) are formed to reduce the elastic tension of the film during this first order magnetic transition. It was found that while the hexagonal c-axis lattice parameter almost does not change during the phase transition, the in-plane lattice parameter perpendicular to the c-axis strongly increases with increasing temperature. These structural results complement magnetization measurements using an in situ magneto-optical Kerr effect setup and also structural measurements under applied magnetic fields up to 3 kOe
Mestrado
Física da Matéria Condensada
Mestre em Física
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Leite, Douglas Marcel Gonçalves [UNESP]. "Propriedades estruturais, ópticas e magnéticas de filmes de GaMnN." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2011. http://hdl.handle.net/11449/100918.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2011-02-17Bitstream added on 2014-06-13T20:21:45Z : No. of bitstreams: 1
leite_dmg_dr_bauru.pdf: 3640633 bytes, checksum: adf6650360687a658c11b1cc1b69b693 (MD5)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
A recente busca por semicondutores magnéticos diluídos com propriedades magnéticas de interesse motivou este trabalho de crescimento de filmes de Ga1-xMnxN pelas técnicas de sputtering e epitaxia da fase de vapor de organometálicos (MOVPE). Os filmes são caracterizados estruturalmente por medidas de difração de raio X e microscopia eletrônica de transmissão, opticamente por transmitância óptica e espalhaçamento Raman, e magneticamente por medidas magnetização versus campo aplicado e versus temperatura. As principais diferenças entre os filmes de GaMnN preparados por sputerring e MOVPE referem-se à microestrutura e ao conteúdo de Mn: os primeiros são policristalinos e apresentam conteúdo de Mn até 9%, enquanto os últimos são monocristalinos com concentração de Mn até 1%. A alta concentraçao de Mn nos filmes crescidos por sputtering é possivelmente responsável pelo surgimento coletivo destes íons de Mn nas medidas magnéticas. Esse comportamento coletivo se identifica a partir de contribuição paramagnética de domínios isolados com alto vapor de momento magnético, o que se mostra consistente com a microestrutura apresentada por estes filmes. A alta concentração de Mn nos filmes preparados por sputtering também se mostra responsável por intensa absorção óptica abaixo da energia do gap, sendo esta relacionada a transições eletrônicas entre os estados localizados do Mn e as bandas de valência e condução do GaN. O contraste entre as propriedades dos filmes de GaMnN produzidos por sputtering e por MOVPE possibilita então um entendimento mais abrangente dos aspectos da incorporação de Mn no GaN e suas respectivas características estruturais, ópticas e magnéticas. Esse entendimento é importante para delinear a otimização deste material visando propriedades magnéticas de interesse
The current search for dilluted magnetic semiconductors with interesting magnetic properties has motivated the present work on growing GaMnN films by sputerring and metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) techniques. The films are characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, optical transmission, Raman scattering, and by magnetization measurements. The main differece between the GaMnN grown by sputtering and those grown by MOVPE relates to their microstructure (polycrystalline/monocrystalline) and Mn content (up to 9%/1% respectively). The high Mn content in GaMnN samples grown by sputtering is probably responsible for a collective response on the magnetic measurements. This collective Mn response is identified as a high magnetic moment contribution which is consistent with sample microstructure. In the sputtered samples, the high Mn content is also responsible for strong subbandgap optical absorption related to eletronic transitions involving Mn states and the valence and conduction bands of GaN. The comparison between the properties of GaMnN films grown by different techniques is important in order to get a better understanding about the Mn incorporation in GaN. This understanding been important to define the next steps regarding the optimization of this material
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Leite, Douglas Marcel Gonçalves. "Propriedades estruturais, ópticas e magnéticas de filmes de GaMnN /." Bauru : [s.n.], 2011. http://hdl.handle.net/11449/100918.
Full textAbstract:
Orientador: José Humberto Dias da SilvaBanca: Jair Scarminio
Banca: Alexys Bruno Alfonso
Banca: Pascoal José Giglio Pagliuso
Banca: Luis Vicente de Andrade Scalvi
O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp
Resumo: A recente busca por semicondutores magnéticos diluídos com propriedades magnéticas de interesse motivou este trabalho de crescimento de filmes de Ga1-xMnxN pelas técnicas de sputtering e epitaxia da fase de vapor de organometálicos (MOVPE). Os filmes são caracterizados estruturalmente por medidas de difração de raio X e microscopia eletrônica de transmissão, opticamente por transmitância óptica e espalhaçamento Raman, e magneticamente por medidas magnetização versus campo aplicado e versus temperatura. As principais diferenças entre os filmes de GaMnN preparados por sputerring e MOVPE referem-se à microestrutura e ao conteúdo de Mn: os primeiros são policristalinos e apresentam conteúdo de Mn até 9%, enquanto os últimos são monocristalinos com concentração de Mn até 1%. A alta concentraçao de Mn nos filmes crescidos por sputtering é possivelmente responsável pelo surgimento coletivo destes íons de Mn nas medidas magnéticas. Esse comportamento coletivo se identifica a partir de contribuição paramagnética de domínios isolados com alto vapor de momento magnético, o que se mostra consistente com a microestrutura apresentada por estes filmes. A alta concentração de Mn nos filmes preparados por sputtering também se mostra responsável por intensa absorção óptica abaixo da energia do gap, sendo esta relacionada a transições eletrônicas entre os estados localizados do Mn e as bandas de valência e condução do GaN. O contraste entre as propriedades dos filmes de GaMnN produzidos por sputtering e por MOVPE possibilita então um entendimento mais abrangente dos aspectos da incorporação de Mn no GaN e suas respectivas características estruturais, ópticas e magnéticas. Esse entendimento é importante para delinear a otimização deste material visando propriedades magnéticas de interesse
Abstract: The current search for dilluted magnetic semiconductors with interesting magnetic properties has motivated the present work on growing GaMnN films by sputerring and metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) techniques. The films are characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, optical transmission, Raman scattering, and by magnetization measurements. The main differece between the GaMnN grown by sputtering and those grown by MOVPE relates to their microstructure (polycrystalline/monocrystalline) and Mn content (up to 9%/1% respectively). The high Mn content in GaMnN samples grown by sputtering is probably responsible for a collective response on the magnetic measurements. This collective Mn response is identified as a high magnetic moment contribution which is consistent with sample microstructure. In the sputtered samples, the high Mn content is also responsible for strong subbandgap optical absorption related to eletronic transitions involving Mn states and the valence and conduction bands of GaN. The comparison between the properties of GaMnN films grown by different techniques is important in order to get a better understanding about the Mn incorporation in GaN. This understanding been important to define the next steps regarding the optimization of this material
Doutor
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Viegas, Alexandre da Cas. "Magnetostricção em filmes finos." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 1993. http://hdl.handle.net/10183/149640.
Full textAbstract:
Neste trabalho desenvolveu-se uma técnica de medir a magnetostricção em filmes, determinando-se a defiexão do substrato devido à tensão elástica magiletostrictiva originada no filme pela aplicação de um campo externo. Para isto desenvolveu-se um sistema de medir microdeslocamentos baseado no desbalanceamento de uma ponte capacitiva formado pelo próprio filme , numa configuração inédita até o momento. O sistema permite obter além da magnetostricção de saturação, a curva de histerese magnetostrictiva com resolução na medida do deslocamento de 5nm. O estudo da magnetostricção em filmes finos ferromagnéticos tem particular importância para o controle da anisotropia, uma vez que a tensão intrínseca do filme , vinculado ao seu caráter magnetostrictivo contribui para a anisotropia efetiva. Foi instalada também uma técnica de estimar a tensão do filme , medindo a curvatura do substrato pela reflexão de um feixe de Laser. Com a informação da tensão efetiva e a magnetostricção de saturação pode-se determinar a contribuição magnetoelástica para a anisotropia efetiva do material. Como aferição do método obteve-se curvas de magnetostricção para um filme de Níquel. Estudou-se ainda a evolução da magnetostricção associada as propriedades magnéticas e estruturais de multicamadas de Cobalto-Paládio sujeitas a tratamentos térmicos.In this work an experimental setup has been developed in order to measme magnetostriction of thin films based on the measurement of the magnetostrictive deflection of the end of a beam formed by the film and the substrate, when a magnetic field is applied. For this purpose, a system to measure very small displacements was constructed based on a capacitance bridge in which the film itself is a plate of the a capacitor. The final setup has new and original features. The measuring system allows one to extract, besides the saturation magnetostriction, the magnetostrictive histeresis curve with a resolution of 5nm in the beam's end deflection. The study of magnetostriction in very thin films has a specific importance because of the possibility of controlling the anisotropic features through the intrinsic stress whithin the material, which is related to the magnetostrictive character, and which contributes to the effective anisotropy. In this work it was also developed a technique to measure the film 's stress, measuring the curvature of the substrate and film based on the reflection o f a laser beam. Extracting both informations, the magnetostriction and the stress, one can determine the magnetoelastic contribuition to the effective anisotropy of the material. For the purpose of testing the measuring systems that were installed, the magnetostriction curve of pure nickel film was measured. The evolution of the magnetostrictive properties of Co/Pd multilayers films were also studied as a function of different annealing temperatures and of their cristalline and magnetic status.
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Rigue, Josué Neroti. "Anisotropias magnéticas em filmes finos de Co: Uma análise por magnetometria de torque." Universidade Federal de Santa Maria, 2010. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/9212.
Full textAbstract:
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoBy studying the magnetic behavior of materials a very important parameter to be analyzed are the constants of anisotropy. They can be associated with an effective anisotropy energy or to a more specific one as, for example, the magnetocrystalline. During the thin films deposition by magnetron sputtering, an uniaxial effective anisotropy can be induced due to the presence of a magnetic field over the sputtering guns and the relative motion of the substrate. However, several additional factors may control the anisotropy, including the film thickness, composition and substrate. In this work, two set of Co samples were grown by magnetron sputtering, with thickness ranging from 50 Å to 500 Å. The difference between the set of samples is the substrate, glass or Si(111). In order to study the magnetic anisotropy in these samples a torque magnetometer was developed. The study has shown that for both set of samples the uniaxial anisotropy, induced in the growth procedure, is the main one for the thicker samples. Above some thickness the samples present just uniaxial anisotropy, 230 Å and 400 Å for samples grown over glass and Si, respectively. Below these thicknesses, for both set of samples, the interaction with the substrate promotes the appearing of a biaxial and, less intense, triaxial anisotropies. The origin of these anisotropy terms are, probably, from magnetoelastic interaction with substrate and magnetocrystalline. Also, it was made an investigation of the surface s morphology and crystalline structures of the studied samples.
Ao se estudar o comportamento magnético dos materiais um parâmetro de grande importância a ser analisado são as constantes de anisotropia. Elas podem ser associadas à energia de anisotropia efetiva ou a anisotropias mais específicas como, por exemplo, a magnetocristalina. Na deposição de filmes finos pela técnica de "magnetron sputtering" pode-se induzir nas amostras uma anisotropia efetiva uniaxial durante a deposição, em virtude da existência do campo magnético nos canhões e do movimento do substrato sobre esses. Contudo, existem diversos outros fatores que influenciam a anisotropia, entre eles a espessura do filme, sua composição, bem como o tipo de substrato utilizado. Nesse trabalho dois conjuntos de filmes finos de Co, com espessuras de 50 à 500 Å, foram crescidos por essa técnica. Cada conjunto se diferencia pelo tipo de substrato utilizado [vidro ou Si(111)]. Para analisar a anisotropia das amostras foi construido e automatizado um magnetômetro de torque. O estudo mostrou que para os dois conjuntos a anisotropia uniaxial, induzida durante a confecção dos filmes, é predominante nas amostras de maior espessuras. Para o caso do vidro observa-se anisotropia unicamente uniaxial a partir de aproximadamente 230 Å e para o Silício em torno de 400 Å. Abaixo dessas espessuras, em ambos os casos, a interação com o substrato provocou o surgimento de um termo anisotrópico biaxial e, de forma menos intensa, de um termo triaxial. As anisotropias associadas a esses termos, e que se manifestam de forma diferente em cada caso em virtude da forma como cada substrato interage com o Co, provavelmente são de origem magnetoelástica ou magnetocristalina. Nesse estudo também foi feita uma investigação a respeito da estrutura morfológica da superfície e da estrutura cristalográfica dos filmes.
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Mendonça, Ana Paula Aguiar de. "Comportamento magnético e magnetotransporte eletrônico de filmes finos de MnGa sobre substratos de GaAs." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/49387.
Full textAbstract:
Orientador: Prof. Dr. Dante Homero Mosca Jr.Coorientador: Prof. Dr. José Varalda
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 22/08/2017
Inclui referências : f. 134-140
Resumo: Neste trabalho descrevemos a fabricação de filmes finos da liga MnGa sobre superfícies com orientações cristalográficas distintas de substratos comerciais de GaAs usando a técnica de epitaxia de feixe molecular e investigamos suas propriedades estruturais, magnéticas e de magnetoransporte. Os filmes de MnGa com a razão Mn:Ga na proporção 1:1 e espessura de cerca de 10 nm exibem uma fase do tipo zinco-blenda com distorção tetragonal que preserva relações epitaxiais com planos cristalinos (111)B e (001) com padrão de reconstrução (1x1) e terminações rica em arsênio dos substratos de GaAs. Além disso, ambos os filmes de MnGa apresentam estrutura cristalina tetragonal de face centrada com uma texturização onde os planos cristalinos (111) encontram-se preferencialmente alinhados com as superficies (111) e (001) dos substratos de GaAs. Camadas de MnGa crescidas sobre substratos GaAs(001) e GaAs(111)B apresentam ambas campos coercivos da ordem de 20 kOe , mas os valores de suas magnetizações de saturação são 456 emu / cm3 (equivalente a 1,3 B por átomo de Mn) e 764 emu / cm3 (equivalente a 2,2 B por átomo de Mn), respectivamente, que ademais indicam comportamentos metálico e semicondutor, respectivamente. Os valores distintos de magnetização de saturação e a drástica alteração do comportamento condutor são decorrentes da presença de desordem estrutural e desordem química (defeitos de anti-sítio) distintas. Medidas de magnetização e de magnetotransporte foram usadas para determinar as contribuições dos mecanismos de espalhamento simétrico ("side-jump") e assimétrico ("skew-scattering") que foram comparadas com os valores intrínsecos previstos por cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT). A contribuição intrínseca prevista para a condutividade Hall anômala devido à curvatura de Berry sobre a superfície de Fermi mostrou-se em muito bom acordo com o valor de 127 ( cm) 1 observado em baixa temperatura. Os valores elevados de coercividade, de magnetização e resistividade Hall à 300K permitem atribuir aos filmes da liga MnGa um alto potencial tecnológico para aplicações em dispositivos spintrônicos. Palavras-chave: Ligas Mn-Ga, efeito Hall anômalo, espalhamento dependente de spin, curvatura de Berry.
Abstract: In this work, we describe the preparation of thin films of the MnGa alloys on surfaces with different crystallographic orientations of commercial epi-ready GaAs wafers using the molecular beam epitaxy technique and we investigated their structural, magnetic and magnetotransport properties. MnGa films with Mn:Ga ratio in the 1:1 proportion and thickness of about 10 nm exhibit a zinc-blende phase with tetragonal distortion that preserves epitaxial relationships with (111)B and (001) crystalline planes with (1x1) reconstruction and As-rich terminations of the GaAs substrates. In addition, the MnGa films exhibit bodycentered tetragonal lattice exhibitng a crytalline texture where the (111) planes are preferably aligned in parallel with the (111) and (001) surfaces of the GaAs substrates. MnGa layers grown on GaAs(001) and GaAs(111)B substrates have both coercive fields of about 20 kOe , but their saturation magnetizations are 456 emu / cm3 (equivalent to 1,3 B per atom of Mn) and 764 emu / cm3 (equivalent to 2,2 B per atom of Mn), respectively. The distinct values of the saturation magnetization and many different conducting behavior are due to the presence of distinct structural disorder and chemical disorder (antisite defects). Magnetization and magnetotransport measurements were used to determine of symmetric (side-jump) and asymmetric (skew-scattering) scattering mechanisms contributions that were compared to intrinsic contribution values predicted by first principles calculations based on Density functional theory (DFT). The intrinsic contribution predicted to the anomalous Hall conductivity because Berry curvature on the Fermi surface was found 1 127 cm , value in very good agreement with anomalous Hall conductivity measured at low temperature. The high values of coercivity, magnetization and Hall resistivity at room temperature allow to assign to MnGa films a high technological potential for applications in spintronic devices. Keywords: Mn-Ga alloys, Anomalous Hall effect, spin-dependent scattering, Berry curvature.
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Aun, Diego Pinheiro. "Crescimento, estrutura e magnetismo de filmes ultrafinos de Ni depositados sobre Pd(100)." CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, 2012. http://www.bdtd.cdtn.br//tde_busca/arquivo.php?codArquivo=262.
Full textAbstract:
NenhumaNeste trabalho, o modo de crescimento, a estrutura e o comportamento magnético de filmes ultrafinos de Ni crescidos epitaxialmente sobre o Pd(100), foram investigados utilizando-se as técnicas experimentais in-situ de RHEED, LEED, AES, MBE e MOKE, e VSM ex-situ. O objetivo foi estudar a influência da tensão gerada na interface pelo descasamento do parâmetro de rede dos materiais (10,4%), a influência da temperatura e a presença de uma camada de recobrimento. Descobrimos que os filmes crescem camada a camada até uma espessura de ~4 ML e, em seguida, passa a ter seu crescimento na forma de ilhas. Os filmes apresentam uma estrutura tetragonal TFC até uma espessura de 11 ML quando sofre uma transição indicada por um forte aumento no valor da coercividade e pela proximidade do valor de sua distância interplanar com o do Ni em volume. A estrutura do filme volta à sua configuração CFC de volume acima de ~15 ML. As curvas de histerese magnéticas, obtidas à partir de 4,6 ML, apresentaram um formato que indica que o eixo fácil se encontra no plano para toda a faixa de espessura (4,6 a 18,3 ML) e temperatura (150 a 350 K) investigadas. O valor do campo coercivo aumenta com a presença de uma camada de recobrimento e com a diminuição da temperatura. Não houve indicação de nenhuma transição de reorientação de spin ou anisotropia magnética perpendicular.
In this work, the growth mode, the structure and the magnetic behavior of ultrathin Ni films epitaxially grown over Pd(100) were investigated using in-situ experimental techniques ass RHEED, LEED, AES, MBE and MOKE, and ex-situ VSM. The objective was to study the influence of the stress induced by the lattice parameter mismatch of the materials (10,4%), the influence of temperature and the presence of a capping layer. We found a layer by layer growth mode up to a thickness of ~4 ML, followed by the growth in islands. The film presented a TFC tetragonal structure up to 11 ML, then suffers a transition indicated by a strong elevation on the coercivity and by the proximity of the interplanar distance ass compared to bulk Ni. The film structure returns to it`s original CFC bulk configuration above ~15 ML. The magnetic hysteresis curves, obtained from 4,6 ML, presented a squared shape indicating that the easy axis stood in the film plane for the thickness (4,6 to 18,3 ML) and temperature (150 to 350 K) ranges investigated. The coercive field value grows with the presence of a capping layer and as the temperature goes down. There was no indication of a spin reorientation transition or perpendicular magnetic anisotropy.
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Fischer, Giovana Zanini Gadioli 1980. "Propriedades magnéticas de filmes multicamadas Gd/W e Gd/Cr depositados por sputtering." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/278273.
Full textAbstract:
Orientador: Marco Antonio Bica de MoraesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
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Resumo: Neste trabalho, a técnica de magnetron-sputtering foi empregada para fabricar filmes multicamadas de Gd/W e Gd/Cr, cujas propriedades magnéticas foram investigadas em função da espessura das camadas de Gd, dGd, e da temperatura do substrato, TS, durante a deposição. Espectroscopia de retroespalhamento Rutherford e espectroscopia fotoeletrônica de raios-x foram utilizadas, respectivamente, para detectar possível contaminação de oxigênio e para verificar a continuidade da camada de Gd sobre W e Cr. Difratometria de raios-X de baixo ângulo (GAXRD) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram empregadas para investigar a estrutura cristalina e morfologia das amostras. As análises de GAXRD mostraram que nas amostras Gd/W as camadas de Gd são amorfas. Nas amostras Gd/Cr, entretanto, a cristalinidade do Gd aumenta com o aumento de dGd e TS. Pelas medidas de MEV foi visto que os filmes de Gd tanto sobre W quanto Cr são granulares. Para investigar as propriedades magnéticas utilizamos um magnetômetro SQUID e um PPMS. O primeiro foi utilizado para as medidas de momento magnético em função do campo estático, Hdc, e da temperatura, T. O PPMS foi utilizado nas investigações de susceptibilidade magnética ac em função de T, medidas em diferentes frequências de oscilação do campo e diferentes Hdc. A complexa natureza magnética dos filmes com dGd = 10 nm foi observada através das isotermas M x H, que não apresentaram saturação, para a maioria das amostras, nem mesmo em baixas temperaturas e altos campos. Pela análise dos dados magnéticos em função da temperatura, observamos que o caráter ferromagnético nas amostras se acentua à medida que TS e dGd aumentam. A temperatura de Curie, TC, também depende de TS e dGd, aumenta de 247 a 297 K com o aumento dos dois últimos parâmetros. A partir das isotermas M x H o momento magnético de saturação a 0 K foi calculado, e ele mostrou-se dependente de TS. A existência de vidros magnéticos nas amostras com dGd = 10 nm foi fortemente sugerida pelos resultados obtidos de magnetização e susceptibilidade ac, ambas em função de T. Para filmes com dGd = 10 nm, o efeito magnetocalórico foi investigado através da variação de entropia magnética, ?SM, em função da temperatura, para a remoção de um campo de 50 kOe. Curva de ?SM x T para as amostras Gd/Cr com TS = 300 e 500 ºC exibiram picos a alta temperatura denotando ferromagnetismo. Por outro lado, a amostra Gd/Cr depositada a 30ºC e todos os filme Gd/W não apresentaram nenhum pico em ?SM x T, indicando ausência ou baixa quantidade da fase ferromagnética. Todas as medidas são consistentes em indicar múltiplas fases magnéticas nas amostras e temperaturas de transição. Uma forte consistência entre as medidas magnéticas, GAXRD e MEV é verificada
Abstract: Direct current magnetron sputtering was used to synthetize Gd/W and Gd/Cr multilayer films, whose magnetic properties were investigated as a function of the Gd layer thickness, dGd, and the substrate temperature, TS, during deposition. Rutherford backscattering spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy were employed, respectively, to detect possible oxygen contamination and to check the continuity of the coverage of the Gd layers on top of those of W and Cr. Grazing angle X-ray diffraction (GAXRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to investigate the crystalline structure and the morphology of the samples. The GAXRD analyses have shown that in the Gd/W samples the Gd layers are amorphous. In the Gd/Cr samples, however, Gd is crystalline. In these samples, the Gd crystalline order increases with increasing TS and dGd. From the SEM analysis, it was found that the Gd layers in either Gd/W or Gd/Cr samples were granular. To investigate the magnetic properties of the films, SQUID and PPMS magnetometries were used. With the former technique, the magnetic moments of the samples were measured as a function of a dc magnetic field, Hdc, and temperature, T. By PPMS, alternating magnetic fields, superimposed by different Hdc fields were used. The moments were measured as a function of T, Hdc and the frequency of the alternating field. The complex magnetic nature of the films with dGd = 10 nm was observed from the M x H isotherms, which did not show, for most of the samples, saturation even at high magnetic films and low temperatures. From the magnetic data as a function of temperature, it was observed that ferromagnetic character of the samples is enhanced as dGd and TS were increased. The Curie temperature, TC, also depends on TS and dGd as it increases from 247 to 297 K as the latter variables are increased. From the M x H isotherms the saturation magnetic moment at 0 K was determined, and it was observed that it depends on TS. The existence of magnetic glass states in samples with dGd = 10 nm was strongly suggested from both magnetization and ac susceptibility measurements as a function of T. For films with dGd = 10 nm, the magnetocaloric effect was investigated by the magnetic entropy change, ?SM, as a function of the temperature for the removal of a 50 kOe field. The ?SM x T plots for the Gd/Cr samples deposited at TS = 300 and 500 ºC exhibited high temperature peaks denoting ferromagnetism. On the other hand, for the Gd/Cr sample deposited at 30 ºC and for the all the Gd/W samples, such peaks were not seen, indicating the absence, or low-content, ferromagnetic phase. All magnetic measurements are consistent in indicating multiple magnetic phases in the samples and magnetic transition temperatures. A strong consistency among the magnetic and the GAXRD and SEM observations was also verified
Doutorado
Física da Matéria Condensada
Doutora em Ciências
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Cruz, Alexsandro dos Santos Evangelista da. "Anisotropia magnética induzida por tensão em nanopartículas de Ni embebidas em filme de carbono amorfo." Niterói, 2017. https://app.uff.br/riuff/handle/1/3154.
Full textAbstract:
Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-03-27T19:44:11Z
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Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Neste trabalho, foram produzidas multicamadas em substrato de Si (100) alternando as deposições entre filme de carbono amorfo (a-C) e nanopartículas (NPs) de Ni por ablação a laser. Os filmes de C foram depositados em vácuo de aproximadamente 1,5 106 Torr e as NPs de Ni em atmosfera de Argônio à pressão de 1,0 Torr. Foram produzidas três amostras com a mesma espessura para a monocamada de NP de Ni (8 nm), porém, para o filme de carbono a espessura da monocamada foi de 5, 16 e 28 nm. No total foram 20 camadas de NPs de Ni e 21 camadas de filme de C para todas as amostras. Os resultados estruturais e morfológicos obtidos da microscopia eletrônica de transmissão e varredura mostram que as nanopartículas são cúbicas com diâmetro médio de (6; 6 2; 0) nm e que ocorre a formatação de multicamadas. O resultado de difração de raios X confirma que as NPs são cristalinas e que possuem os planos de reflecção (200) e (111). Os resultados de espectroscopia raman mostram que não houve mudanças nas propriedades estruturais do filme de carbono com a presença das NPs de Ni. O filme de C exerce tensão biaxial compressiva ( 0,8 GPa) nas NPs, o que induz um eixo de fácil magnetização perpendicular à superfície da amostra. Para estudar os efeitos de anisotropia magn etica, foram realizadas medidas magnéticas com o campo magnético aplicado paralelo e perpendicular à superfície da amostra. Os resultados mostram que para a primeira e a última amostra as histereses magnéticas à 2K possuem eixo de fácil magnetização perpendicular à superfície da amostra, enquanto que à temperatura ambiente, aparentemente, há uma mudan ca para a direção paralela. As constantes de anisotropia magnética foram estimadas das histereses a partir da lei de aproximação à saturação. As curvas de magnetização em função da temperatura mostram que o sistema apresenta alta temperatura de irreversibilidade e que a temperatura de flutuação térmica das NPs de Ni são relativamente altas comparadas com as encontradas na literatura.
In this thesis, we produced multilayer on Si (100) substrate by alternating the growth of amorphous carbon (C) lm and Ni nanoparticles (NPs) by pulsed laser deposition. The C films was deposited in vacuum of about 1.5 106 Torr and Ni NPs in Argon background at 1.0 Torr pressure. The sample were prepared for three different carbon thickness (5, 16 and 28 nm), but with the same thickness os Ni (8nm) NPs. The sample have 20 layers of Ni NPs and 21 layers of carbon film. The structural and morphological analyses performed by using of transmission and scanning electron microscopy show that the Ni NPs are cubic with mean diameter of (6,6 2,0) nm and that multilayer was formed. The X ray results show that Ni NPs are crystalline and has the reection plane (200) and (111). The raman results show that there are no change in structural properties of carbon lms with presence of Ni NPs. The C film has high internal compressive stress ( 0; 8GPa) that induces in Ni NPs an easy magnetization axis perpendicular to the sample surface. The magnetic anisotropy effect were studied by mean of hysteris measurements with applied magnetic field parallel and perpendicular to the sample surface. These results indicate that the first and last sample the hysteresis loop at 2K has magnetic easy axis perpendicular to the sample surface, while that at room temperature, apparently, there is a change from perpendicular to parallel direction. The anisotropy constant value were estimated by applying the law of approach to saturation. The magnetization as a function of temperature curves show that the system has high irreversibility temperature and that the thermal uctuation temperature of Ni NPs embedded in C films is relatively high compared with Ni NPs system found in literature.
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Nicolao, Lucas. "Fases moduladas em filmes magnéticos ultrafinos com anisotropia perpendicular : modelos e simulações." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2009. http://hdl.handle.net/10183/17042.
Full textAbstract:
Neste trabalho estudamos os fenômenos observados em filmes magnéticos ultrafinos com anisotropia perpendicular, onde domínios razoavelmente regulares de faixas dominam o regime de baixas temperaturas a campo nulo. Esses domínios magnéticos de faixas constituem uma realização de fases moduladas presentes em inúmeros sistemas físicos, químicos e biológicos, e são resultados da presença de interaçães competindo em diferentes escalas espaciais. No caso de interesse, a competição entre as interações de troca e dipolar levam à estabilidade de uma estrutura de domínios de faixas que possuem ambas ordens translacional anisotrópica e orientacional, semelhantes às encontradas em filmes de cristais líquidos. Através de um modelo escalar de Landau Ginzburg que captura a formação dos domínios de faixas nos filmes magnéticos ultrafinos com anisotropia perpendicular, estudamos o efeito das flutuações térmicas atuando nas escalas de comprimento introduzidas pela competição entre as interações, que, aliadas à baixa dimensionalidade do problema, estabelecem fases ordenadas de baixa temperatura com ordem de quase longo alcance, onde defeitos topológicos exercem um papel fundamental. Introduzimos uma técnica de simulação de Langevin para o modelo de Landau Ginzburg, através da qual obtivemos resultados de equilíbrio determinando a natureza das fases de baixa temperatura. Confirmamos junto aos resultados experimentais a estabilidade de uma fase esmética, associada à quebra de simetria translacional, em baixas temperaturas. Entre essa fase e a fase isotrópica, encontramos resultados que apontam a estabilidade da fase nemática, associada à quebra de simetria orientacional, que é prevista teoricamente mas não foi ainda observada experimentalmente. A simulação de Langevin introduzida aqui se mostrou capaz de reproduzir fenômenos como a dependência da largura das faixas com a temperatura e o perfil das paredes de domínio, assim como flutuações térmicas e defeitos topológicos das faixas, muito próximos aos observados experimentalmente.ln this work we study the phenomena observed in ultrathin magnetic films with perpendicular anisotropy, in which stripe domains with reasonable regularity dominate the low temperature regime under zero external applied field. These stripe magnetic domains are a manifestation of modulated phases present in a large number of physical, chemical and biological systems, and are the result of the presence of interactions competing in different spacial scales. In the case we are interested in, the competition between the exchange and dipolar interactions stabilize a stripe domain structure that have both translacional anisotropic and orientacional orders, similar to those found in liquid crystal films. Through a scalar Landau Ginzburg model that captures the stripe domain formation in ultrathin magnetic films with perpendicular anisotropy, we study the effect of thermal fluctuations acting in the length scales introduced by the competition of the interactions, that, together with the low dimensionality of the problem, estabilize low temperature ordered phases with quasi-long-range order, where topological defects play a fundamental role. We introduce here a Langevin simulation technique to the Landau Ginzburg model, through which we obtain equilibrium results determining the nature of the low temperature phases. We confirm, in agreement with experimental observations, the stability of a smectic phase, related to the break of translational symmetry. Between this phase and the isotropic phase, we find results that point to the stability of the nematic phase, related to the break of orientational symmetry, that is predicted theoretically but was not observed experimentally. The Langevin simulation introduced here is capable to reproduce some of the phenomena, like the stripe domain width temperature dependence and the domain wall profile, as well as stripe thermal fluctuations and topological defects, very close to those observed experimentally.
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Martins, Alessandro. "Desenvolvimento do processo de produção e estudo estrutural e magnético de filmes finos ordenados de FePt." Universidade de São Paulo, 2004. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-24022014-153235/.
Full textAbstract:
Filmes de ligas FePt com uma estrutura quimicamente ordenada Tetragonal de Face Centrada FCT (tipo L1 IND.0) e textura [001] apresentam anisotropia magnética perpendicular, alta coercividade e grande efeito Kerr polar magnetoóptico. Entretanto, filmes completamente ordenados são normalmente obtidos através de um processo de \"sputtering\" com deposições em altas temperaturas do substrato(T IND. S > OU =600 ºC) ou por pós-tratamento térmico em temperaturas maiores que 500 ºC. As pesquisas atualmente em desenvolvimento visam a obtenção dessa estrutura ordenada a temperaturas mais baixas, o que seria mais adequado para aplicações práticas dos filmes. Neste trabalho, procuramos as melhores condições para a preparação de filmes de FePt com a fase ordenada FCT(001) em reduzidas temperaturas. Investigamos a influência do método de deposição, temperatura do substrato, espessura do filme e tipo de substrato sobre o grau de ordem química e textura dos filmes de FePt e, consequentemente, sobre suas propriedades magnéticas. Os filmes finos de ligas Fe IND.xPt IND. x-1(com x = 50 at%) foram preparados por \"Sputtering Magnetron DC\", através de dois diferentes métodos de deposição: pelo usual de codeposição e pelo método de deposiçãO alternada monocamadas atômicas (DAM). Os filmes foram crescidos sobre substratos de SiO IND.2/ Si(100), Si(100) e MgO(100), com e sem uma camada \"buffer\" de Pt ( com espessuras de 50 1 766 nm), sob T IND. s variando de temperatura ambiente a 600 ºC. O \"buffer\" de Pt foi usado para permitir melhores condições para a indução de um crescimento \"epitaxial\" da ordenada fase FCT(001) nos filmes de FePt. Os resultados da caracterização estrutural e magnética realizados através das técnicas de Difração de RAios-X (XRD) e Magnetometria de Amostra Vibrante (VSM) mostram que os substratos de MgO São adequados para induzir um crescimento \"epitaxial\" de filmes de FePt ) com uma estrutura FCT e textura [001]. Entretanto, com o uso de um \"buffer\" de Pt otimizado (com predominante fase FCC(100)), pré-depositado sobre MgO, foram obtifos melhores resultados em termos de \"epitaxia\" conveniente para o ordenamento da estrutura cristalina, para os filmes de FePt preparados por ambos os métodos de deposição. Os resultados mostram também que o efeito de um crescimento \"epitaxial\" induzido varia com a espessura do filme. Em relação ao método de deposição, os resultados revelam a maior eficiência de método DAM em comparação com o métodos de codeposição para a preparação de filmes de FePt com a fase FCT(001), em temperaturas reduzidas (T IND.s < OU = 400ºC). Com o uso do método DAM, foi possível a obtenção da fase ordenanda FCT(001) em filmes de FePt crescidos diretamente sobre o MgO em T IND. s = 400ºC. Para filmes de FePt crescidos sobre Pt/MgO, a formação da fase FCT(001) foi verificada em T IND.s = 200ºC e um alto grau de ordenamento químico (S = 0,88) em T IND. s = 400ºC. Estudos de Espectroscopia de Absorção de Rios-X (XAS) também foram realizados.FePt alloy films, with a chemically ordered face-centered-tetragonal FCT (type LI IND.0) structure and [001] texture, present perpendicular magnetic anisotropy, high coactivity and large polar magneto-optical Kerr effect. However, completely ordered films are usually obtained either by sputtering process at high substrate temperatures (T IND.s MAIOR IGUAL A 600°C) or by postanneling treatment at temperatures higher than 500°C. For technological purposes the preparation temperatures has to be as low as possible. In this work we have searched the more adequate conditions to preparation of FePt films with ordered FCT(001) phase at reduced temperatures. We have investigated the influence of deposition methods, substrate temperature, thickness of film, and type of substrate on the degree of the chemical ordering and preferred texture of FePt films and, consequently, on their magnetic properties. The Fe IND.xPt IND.1-x alloy thin films (with x SEMELHANTE A 50 at%) were prepared by DC Magnetron Sputtering, via two different deposition methods: a conventional code position method and an alternate monatomic layer (DAM) deposition method. The films were grown on SiO IND.2/Si (100), Si (100) and MgO (100) substrates, with and without a Pt buffer layer (thickness ranging from 50 to 76 nm), at T IND.s varying from room temperature to 600°C. The Pt buffer layer was used for obtaining better conditions to the induction of an epitaxial grown of FePt films with the ordered FCT(001) phase. The results of structural and magnetic characterization performed by X-ray diffraction (XRD) and vibrating sample magnetometry (VSM) show that the MgO substrates are adequate to induce an epitaxial growth of FePt films with a FCT structure and [001] texture. However, with the use of an optimized Pt FCC(100) buffer layer pre-deposited on MgO, the best conditions to an epitaxial induced growth were obtained, by both deposition methods. The results show also that the quality of the epitaxial induced growth depends on the thickness of the film. In relation to the deposition method in comparison to the code position method for preparation of FePt FCT(001) films, at reduced temperatures (T IND.s MENOR IGUAL A 400°C). With the use of the DAM method it was possible to obtain the ordered FCT(001) phase in the FePt film grown directly on MgO, at T IND.s = 400°C. For FePt film grown on Pt/MgO, the formation of the FCT(001) phase was verified at T IND.s = 200°C, and high degree of chemical order (S=0,88) was obtained at T IND.s = 400°C. X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) studies also were done.
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Campos, Camila Dalben Madeira 1986. "Desenvolvimento de uma microbomba de membrana com atuação magnética." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/264070.
Full textAbstract:
Orientador: Eurípedes Guilherme de Oliveira NóbregaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-18T17:03:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_CamilaDalbenMadeira_M.pdf: 9869401 bytes, checksum: bc1789824b2736168f866a07630a3abc (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma microbomba de membrana acionada eletromagneticamente, tornando possível sua utilização futura em dispositivos que reúnam de maneira eficiente diversos processos microfluídicos. Para atingir este objetivo foi necessário o desenvolvimento do atuador, composto de uma membrana flexível e uma microbobina, e do modelo, aqui desenvolvido utilizando a técnica de grafos de conexão, que permita o planejamento futuro das aplicações deste dispositivo. A membrana flexível foi fabricada utilizando-se resina fotocurável de poliuretano-acrilato ou silício corroído em banho KOH e recebeu filmes de níquel puro, depositados por processo à vácuo e eletroquímico e filmes depositados eletroquimicamente da liga CoNiMnP. Tais membranas atingiram deslocamentos próximos a 1?m frente a campos magnéticos de aproximadamente 250 G. As microbobinas, produzidas por meio de deposição eletrolítica de ouro sobre alumina, foram capazes de gerar campos magnéticos ao redor de 50 G. A microbomba com câmara de bombeamento de 10 mm, fabricada com corpo em poliuretano-acrilato e com o atuador descrito apresentou um bom fluxo de líquido nos testes com água.
Abstract: This investigation was conducted to develop a new membrane micropump, magnetically actuated, able to be used in lab-on-a-chip devices. To reach this target, a new actuator was eloped, containing a microcoil and a flexible diaphragm covered with metallic film, and a bond-graph model, leading future applications planning. The diaphragm was made using photocurable polyurethane acrylate resin or silicon etched in KOH bath, covered with pure nickel films, deposited by sputtering and electroplating techniques and electroplated CoNiMnP films. Diaphragms reached 1 ?m displacement facing 250G magnetic fields. Microcoils, obtained by electroplating over alumina surfaces, produced magnetic fields close to 50G. Micropump pumping chamber diameter of 10 mm, made using polyurethane acrylate and using the described actuator produced good water flow in the tests
Mestrado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica
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Schäfer, Deise. "Modificação da anisotropia magnética através de feixes de íons." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2010. http://hdl.handle.net/10183/26864.
Full textAbstract:
São investigadas as modificações na anisotropia magnética de exchange bias (EB) de filmes finos de IrMn/Cu/Co induzidas pela irradiação de íons. Os filmes são constituídos de uma camada antiferromagnética (AF) de IrMn acoplada a uma camada ferromagnética de cobalto (Co), separadas por um espaçador não-magnético de cobre (Cu). Irradiações com íons de He+ a baixa energia foram feitas para diferentes fluências e correntes, na presença de um campo magnético de aproximadamente 5 kOe. Amostras com e sem espaçador de Cu foram irradiadas e vários feixes a diferentes energias e fluências foram empregados, de modo a compreender os processos físicos responsáveis pelas modificações observadas nas propriedades magnéticas. Uma completa reorientação do EB na direção do campo aplicado durante as irradiações é observada, assim como e obtido um aumento do campo de exchange bias (HER) com a fluência. O aumento do HEB induzido pela irradiação, e maior que o obtido via tratamento térmico. Um aumento maior e mais rápido do HEB e obtido para as amostras sem espaçador de Cu. O papel da excitação eletrônica e dos defeitos causados pela irradiação iônica e investigado usando íons de H+ e Ne+ a energias escolhidas. Uma dependência das modificações provocadas no EB com os defeitos causados pelos íons e bem estabelecida. Os resultados observados são explicados através de um modelo fenomenológico que leva em conta as modificações induzidas na estrutura granular do material AF pela irradiação iônica.The modifications of the magnetic anisotropy (exchange bias, EB) induced by ion irradiation in IrMn/Cu/Co thin films are investigated. The films consist of an antiferromagnetic (AF) layer (IrMn), coupled to a ferromagnetic one (Co) separated by a non-magnetic spacer (Cu). Low energy He+ irradiation has been performed for different ion fluenciesiand currents, in an external magnetic field of about 5 kOe. In addition, two different samples have been irradiated (with and without Cu spacer) and ions of other elements, with different energies, have also been used in order to understand the underlying physical processes responsible for the observed modifications of the magnetic properties. A complete reorientation of the EB direction towards that of the applied field during irradiation is observed. Moreover, an increase of the EB field HEB with the ion fluence is obtained. The enhancement of HEB due to the ion irradiation, is larger than that obtained by standard thermal annealing procedure. A faster and larger increase of the HEB is observed for the samples without Cu spacer. The role of ion-induced damage and electronic excitation is investigated by using H+ and Ne+ ions at selected energies. The dependence of the EB modifications with the ion damage is well established. The observed findings are then explained through a phenomenological model which takes into account the modification of AF granular structure induced by the ion irradiation.
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Zagonel, Luiz Fernando. "Estudo de propriedades magnéticas de filmes finos de cobalto sobre Si(111)." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2003. http://hdl.handle.net/10183/3464.
Full textAbstract:
O crescimento de lmes nos ferromagnéticos sobre uma superfícies vicinal induz uma anisotropia uniaxial que atua juntamente com a anisotropia magnetocrislanina. Neste estudo, lmes nos de Co foram depositados sobre Si(111) para investigar o papel dessa anisotropia nas propriedades magnéticas do lme. Os substratos foram preparados quimicamente via uma solução de NH4F e caracterizados via microscopia de força atômica. Os lmes, depositados via desbaste iônico, foram caracterizados estruturalmente via difratometria de raio-x e microscopia de tunelamento. As propriedades magnéticas foram determinadas via magnetometria a efeito Kerr magnetoóptico, onde observou-se a presen ça de uma anisotropia uniaxial dominante. Um modelo fenomelógico de reversão da magnetização via rotação coerente foi aplicado para ajustar as curvas de histerese, e as constantes de anisotropia uniaxial para cada espessura foram determinadas.
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Neto, Narcizo Marques de Souza. "Perfis de ordem local e anisotropia magnética em filmes finos: A contribuição de espectroscopias de raios X em incidência rasante." Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-11092007-153535/.
Full textAbstract:
Filmes finos magnéticos têm grande apelo em mídias de gravação com alta densidade de dados. As propriedades magnéticas desses filmes, que dependem da estrutura atômica do material, podem ser modificadas ou induzidas pela presença de interfaces internas. Para o entendimento e melhoramento dessas propriedades, torna-se necessário o uso de técnicas capazes de fornecer informações seletivamente em profundidade. Neste trabalho, acoplamos a espectroscopia de absorção de raios X (XAS) à uma geometria de incidência rasante, e assim usamos a variação da penetração dos raios X dentro do material em torno do ângulo crítico de reflexão total para obter informações resolvidas em profundidade sobre a ordem estrutural e magnética local. Desenvolvemos uma metodologia de medidas e de análise desta informação. Esta metodologia foi aplicada em filmes de FePt e CoPt que produzimos pela técnica de deposição catódica. Em filmes de FePt, uma análise quantitativa completa nos permitiu caracterizar a camada de oxidação da superfície. Em filmes de CoPt, observamos que a ordem química, responsável pela anisotropia perpendicular é parcialmente perdida em grandes profundidades além da superfície para filmes de espessura superior a 50 nm. A presença desta camada desordenada, confirmada por espalhamento ressonante de raios X, explica a incomum dependência em espessura das propriedades magnéticas do sistema estudado.Magnetic thin films have great appeal in recording media with high data density. The magnetic properties of these films, depending on the material atomic structure, may be modified or induced by the presence of intern interfaces. For the understanding and improving of these properties, becomes necessary the use of techniques able to provide in depth selective information. In this work, we put together the X-ray absorption spectroscopy (XAS) to a grazing incidence setup, and then we use the variation of X-ray penetration inside the material around the critical angle to get depth resolved information about the structural and magnetic local order. We developed a measurements and analysis methodology of this information. This methodology were applied in FePt and CoPt films which we produced by the magnetron sputtering technique In FePt films, a complete quantitative analysis allowed us characterize a surface oxidized layer. In CoPt films, we observed the chemical order, responsible for the perpendicular anisotropy, is partially lost in high depths away from the surface for films thicker than 50 nm. The presence of this disordered layer, confirmed by resonant magnetic X-ray scattering, explains the unconventional in depth dependence of the studied system magnetic properties.
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Soffner, Max Erik. "Estudo de materiais magnéticos através de técnicas fototérmicas : efeito magnetocalórico e filmes finos." [s.n.], 2010. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/277337.
Full textAbstract:
Orientador: Antonio Manoel MansanaresTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-09-26T17:20:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soffner_MaxErik_D.pdf: 4836506 bytes, checksum: af3488da1f4fb5e63235f4be7bcfa8bd (MD5) Previous issue date: 2010
Resumo: O efeito magnetocalórico (EMC) tem sido amplamente estudado devido à sua possível aplicação em refrigeração magnética. A busca por materiais adequados se intensificou na última década, havendo demanda não só pela preparação de novos materiais como por sua completa caracterização. O objetivo deste trabalho é a aplicação das técnicas fototérmicas na caracterização de materiais que apresentam o efeito magnetocalórico. Primeiramente, versaremos sobre a Magnetoacústica. Trata-se de uma adaptação da técnica Fotoacústica e que se revelou promissora na área devido à sua alta sensibilidade e por deixar de lado questões sobre a validade da teoria envolvida nos métodos tradicionais. Recentemente, a detecção acústica do EMC foi explorada em outro trabalho do grupo, sendo proposto um modelo simples para determinar a variação adiabática de temperatura (? Tad). Aqui, exploramos a técnica em uma abordagem diferente, tendo como principal objetivo a determinação da variação isotérmica de entropia (? ST) para diferentes variações de campos magnéticos. A utilização de técnicas fototérmicas para a determinação do ? ST é a novidade deste trabalho. Os materiais analisados foram o gadolínio, que apresenta transição de fase magnética de 2a ordem e um composto da família Gd5 (Ge1-x Si x) 4, que apresenta transição de fase magnética-cristalográfica de 1a ordem. Os resultados positivos mostraram uma maneira alternativa na caracterização do EMC, trazendo vantagens sobre os métodos tradicionais em várias situações. Em paralelo, a técnica de ressonância ferromagnética fototermicamente modulada (PM-FMR) foi utilizada no estudo de filmes finos de gadolínio. O crescente interesse em filmes finos nos dias de hoje requer novos estudos sendo propícia a caracterização dos mesmos por diferentes técnicas. Através da PM-FMR, foi possível observar as transições de fase magnéticas para filmes com diferentes espessuras e tratamentos térmicos, depositados sobre substratos de quartzo e silício. Os resultados foram comparados com medidas tradicionais de ressonância ferromagnética e de magnetização. Apesar dos resultados serem, de modo geral, conhecidos o maior interesse está na evolução da técnica. Por possuir resolução espacial na escala de micrometros, permite obter imagens magnéticas, as quais não são possiveis pelos métodos tradicionais
Abstract: The magnetocaloric effect (MCE) has been widely studied because of its possible application in magnetic refrigeration. The search for suitable materials has intensified over the last decade, with a demand not only for the preparation of new materials but also for their complete characterization. The aim of this work is to apply the photothermal techniques to the characterization of materials with magnetocaloric effects. First, we will discuss the Magnetoacoustic technique. This is an adaptation of the Photoacoustic techinique, and it has proved to be promising in the magnetocaloric field due to its high sensitivity. Moreover, this technique is not limited by the validity of the theories involved in traditional methods. Recently, the acoustic detection of MCE was explored in another work of this research group and a simple model for determining the adiabatic temperature variation (? Tad) was proposed. Here, we used a different approach to determine the isothermal entropy change ( ? ST ) the ? ST is the novelty of this work. The analyzed materials were gadolinium, which shows a second order magnetic phase transition, and a Gd5 (Ge1-x Six) 4 family compound, which has a first order magnetic-crystallographic phase transition. The positive results showed an alternative way to characterize the MCE, proving to have advantages over traditional methods in many cases. In parallel, the photothermally modulated ferromagnetic resonance technique (PMFMR) was used in the study of thin films of gadolinium. Currently, there is a growing interest in thin films, and this has encouraged researches to use different characteriza tion techniques. Using PM-FMR, we observed the magnetic phase transitions for the films with different thicknesses and thermal treatments, deposited on quartz and silicon substrates. Our findings were compared with traditional results of ferromagnetic resonance and magnetization. Although the overall results are known, the main interest is in the evolution of the technique. The spatial resolution in the micrometer scale allows for magnetic images, which are not possible using traditional methods
Doutorado
Física da Matéria Condensada
Doutor em Ciências
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Oliveira, Ronei Cardoso. "Anisotropia e distribuição de momentos magnéticos em filmes finos epitaxiais de Fe100-xGax." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/49184.
Full textAbstract:
Orientador: José VaraldaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 01/08/2016
Inclui referências : f. 72-76
Resumo: A anisotropia magnetocristalina e a distribuição de momentos magnéticos foram estudadas em filmes finos epitaxiais de Fe100-xGax (x = 15 e 30). O crescimento das amostras, pela técnica de epitaxia por feixes moleculares, iniciou-se a partir da superfície terminada em Zn reconstruída c(2x2) de uma camada tampão de ZnSe (20 nm) crescida sobre substratos de GaAs(001). Os filmes foram crescidos 180 ºC, 320 °C e em 180 °C e depois recozidos em 320 °C por uma hora, resultando em amostras de FeGa orientadas na direção [001] e com estruturas cristalinas do tipo cúbica de corpo centrado distorcidas tetragonalmente ao longo do eixo c do filme com razão c/a variando entre 1,014 e 1,036. As propriedades magnéticas foram estudadas experimentalmente e teoricamente. Foram observadas dependências das anisotropias uniaxiais e dos momentos magnéticos em função da dopagem de Ga e da razão c/a. Medidas de difração de raios-X mostram que a distorção tetragonal da rede cristalina, depende da composição de Ga na liga e que o processo de recozimento relaxa a estrutura. Através da teoria de densidade do funcional foram realizados cálculos para diferentes razões c/a e composições de Ga, cujos resultados reproduzem as tendências e variações observadas experimentalmente nos momentos magnéticos e anisotropia magnetocristalina. Essencialmente, os cálculos teóricos mostram que os átomos de Fe, primeiros vizinhos dos átomos de Ga, sofrem uma forte distorção no campo local de correlação-troca que induz contribuições adicionais para a anisotropia magnetocristalina. Este comportamento observado é realçado quando a composição de Ga é alterada de 15% para 30%. Os cálculos também mostram que as amostras com x = 30, apresentam momento magnético menor, apesar da maior polarização de spin no nível de Fermi. A origem desses comportamentos magnéticos, está na formação de estados d não-ligantes do Fe na sub-banda de spins minoritários e na hibridização dos estados p e d do Ga com os estados d do Fe devido a dopagem de Ga.
Abstract: The magnetocrystalline anisotropy and magnetic moment distribution were studied in epitaxial thin films Fe100-xGax (x = 15 and 30). The samples were grown by molecular beam epitaxy, on a c(2x2)Zn terminated 20 nm ZnSe(001) on GaAs(001) substrate. The films were grown at 180 ºC, 320 °C and at 180 °C and then annealed at 320 °C for one hour, resulting in FeGa samples with [001] orientation with body-centered-cubic crystal structure with tetragonal distortion along the c axis with a/c ratio ranging between 1,014 and 1,036. The magnetic properties were studied experimentally and theoretically. It was observed a dependence of the uniaxial anisotropies and the magnetic moments due to the Ga-doping and the a/c ratio. Measurements of X-ray diffraction showed that the tetragonal distortion of the crystal lattice depends on the composition of the Ga and the annealing process relax the structure. Density functional theory calculations were performed for different c/a ratios and Ga compositions, which reproduce the experimental trends and variations observed in behavior of the magnetocrystalline anisotropies and magnetic moments. Essentially, the theoretical calculations show that the Fe atoms in the first neighborhood of Ga positions, have a strong distortion in the local correlation-exchange field that leads to additional contributions to the magnetocrystalline anisotropy. This observed behavior is enhanced when the Ga composition is altered from 15% to 30%. Theoretical calculations also show that the samples with x = 30 have a lower magnetic moment, despite having higher spin polarization at the Fermi level. The origin of these magnetic behavior is the formation of non-bonding Fe d states on the minority spin channel and the hybridization of Ga p and d states with the Fe d states due to Ga-doping.