Interações Magnéticas Em Tricamadas Nio/Cu/Nife E Nio/Cr/Nife Com Anisotropia Unidirecional – Urbano Miguel Tafur Tanta

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Resumo:

Nesta tese é apresentado um estudo da interação magnética de curto e de longo alcance entre a camada antiferromagnética (AF) de NiO e a camada ferromagnética (FM) de NiFe no sistema com anisotropia unidirecional NiO/NiFe. A escolha deste sistema deve-se, principalmente, a seu valor apreciável do campo de polarização de troca (HEB), quando comparado ao HEB de outras bicamadas do tipo AF/FM, por exemplo, as bicamadas compostas com a liga AF FeMn. Além disso, trata-se de um sistema que é amplamente conhecido e pesquisado, havendo, portanto, abundante informação quanto a suas propriedades estruturais e magnéticas. As amostras foram produzidas por magnetron sputtering sobre substratos de Si<100> monocristalino e são divididas em três conjuntos: As bicamadas NiO/NiFe e as tricamadas NiO/Cu/NiFe e NiO/Cr/NiFe. Em todos os casos, a anisotropia unidirecional foi induzida por um campo magnético estático de 480 Oe, aplicado no plano dos filmes durante o processo de crescimento. O primeiro conjunto visa otimizar as características estruturais e magnéticas do sistema NiO/NiFe, reproduzindo algumas das propriedades já reportadas na literatura como a interação de troca de curto alcance entre as camadas AF e FM e sua origem interfacial. Para isto, foram aperfeiçoadas as condições de crescimento para cada camada e foi realizado um estudo do magnetismo interfacial em amostras com diferentes espessuras da camada FM. Por outro lado, os conjuntos de tricamadas permitiram analisar a interação magnética de longo alcance entre as camadas de NiO e NiFe mediada pelas camadas não magnéticas de Cu e Cr. Estas amostras foram preparadas com espessuras de 35nm de NiO e de 3nm de NiFe, previamente determinadas através do primeiro conjunto de amostras. A espessura das camadas de Cu e Cr foi variada entre 0.5 e 5nm. As técnicas utilizadas para as análises foram a refletividade e difração de raios-X, medidas de magnetização com um magnetómetro SQUID, absorção de raios-X (XAS) e dicroísmo circular magnético de raios-X (XMCD). Com as medidas de refletividade e difração de raios-X foram determinadas a rugosidade, a textura cristalográfica e o tamanho de grão das amostras. A partir das medidas magnetização foi estudada a interação de troca de curto e de longo alcance entre as camadas de NiO e NiFe, determinando os parâmetros importantes, tais como a energia interfacial por unidade de área, o campo de polarização de troca e o campo coercitivo. Através das medidas de XMCD foi possível determinar separadamente os momentos magnéticos do Fe e Ni nas interfaces das bicamadas e tricamadas, bem como observar um magnetismo induzido nas camadas não magnéticas. Nas bicamadas NiO/NiFe foi observada uma dependência linear entre HEB e o inverso da espessura da camada FM, indicando a origem interfacial da polarização de troca. O ajuste do modelo fenomenológico de Meiklejohn and Bean aos dados experimentais fornece uma energia interfacial de = 0.024erg/cm2. Os momentos magnéticos de spin (mspin) do Fe e Ni das bicamadas, obtidos do ajuste das medidas de XMCD, apresentam valores muito próximos aos valores característicos da liga NiFe em amostras com espessuras de NiFe maiores que 3nm. Porém, para espessuras menores e iguais a 3 nm, é observada uma diminuição de mspin tanto do Fe como do Ni. Essa diminuição é atribuída à rugosidade e interdifusão atômica, conduzindo à formação de ligas antiferromagnéticas nas interfaces, tornando-se relevantes para espessuras muito finas da camada ferromagnética. A inserção das camadas separadoras de Cu e Cr entre as camadas de NiO e NiFe gera mudanças nas propriedades magnéticas do sistema NiO/NiFe. Através das medidas de magnetização foi observada uma diminuição de HEB em função da espessura da camada separadora, o que indica que o efeito de polarização de troca é uma interação de longo alcance. Essa diminuição é observada até uma espessura crítica de aproximadamente 2.0 nm para o Cu e 1.7 nm para o Cr, a partir das quais, HEB = 0, indicando a ausência de acoplamento de troca. Os valores de mspin do Fe e Ni das tricamadas, obtidos das medidas de XMCD, são menores que os respectivos valores característicos para a liga NiFe nas amostras com espessuras de Cu e Cr entre 0 e 1,5nm. Porém, nesse intervalo também é observado um aumento progressivo de mspin em ambos os casos. Para espessuras maiores que 2 nm de Cu e Cr os valores de mspin são similares aos valores da liga pura de NiFe volumétrico. Um dos resultados mais importantes é a observação de espectros de dicroísmo para o Cu e Cr nas tricamadas, evidenciando um momento magnético induzido nas camadas não magnéticas. Assim, estes resultados fornecem evidências de uma interação de longo alcance em sistemas com anisotropia unidirecional.

Detalhes:

  • Categoria: Teses e dissertações
  • Instituição: CBPF/FÍSICA
  • Área de Conhecimento: FÍSICA
  • Nível: Doutorado
  • Ano da Tese: 2008
  • Tamanho: 2.32 MB
  • Fonte: Portal Domínio Público

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