Válvulas de Spin têm sido utilizadas na fabricação de sensores magnéticos e memórias de acesso randômico, sendo muito importantes do ponto de vista tecnológico. Neste trabalho, foram exploradas as análises das curvas de reversão de primeira ordem da magnetorresistência (MR-FORC), bem como ajustes das curvas de histereses da magnetização e magnetorresistência, para estudar o fenômeno de exchange-bias, anisotropia magnética e propriedades magnetorresistivas. As válvulas de spin estudadas foram do tipo NiFe/Cu/NiFe/IrMn, tendo camadas semente e de cobertura de Ta, preparadas por sputtering. Um modelo fenomenológico de parede de domínios no material antiferromagnético (AFM) foi utilizado, levando em conta as anisotropias magnéticas e interações entre as camadas. Também foram consideradas certas dispersões da anisotropia dos grãos ferromagnéticos (FM) e antiferromagnéticos (com distribuições Gaussianas) em torno dos respectivos eixos de anisotropia uniaxiais. Para o ajuste da magnetização para algumas amostras, foi necessário utilizar uma rotação no plano de um ângulo nos eixos de anisotropia uniaxiais do FM e AFM, em relação à direção do campo magnético aplicado durante a deposição dos filmes. Bons ajustes das curvas de histereses das magnetizações foram obtidos nas direções medidas do campo magnético aplicado. Um método baseado em medidas de variações angulares da magnetorresistência em campos constantes foi proposto para extrair este ângulo para cada amostra. Foram obtidas razoáveis concordâncias entre estes ângulos e os correspondentes extraídos dos ajustes das curvas de magnetização. Através da análise dos diagramas da MR-FORC e de simulações indicados dos resultados dos ajustes das histereses da magnetização, foi encontrada uma relação direta entre os campos de interação (e suas incertezas) com os campos de exchange-bias (HEB) dos grãos da distribuição (extraídos das simulações, usando a largura da distribuição obtida do ajuste). Resumindo, esta análise mostrou que esta técnica permite extrair informações comparativas sobre a dispersão dos eixos de anisotropia dos grãos FM e AFM em torno do eixo de anisotropia uniaxial, o que pode ser importante na caracterização dos sensores magnetorresistivos. Além disso, análise dos diagramas MR-FORC indicaram início da presença de descontinuidade na camada de NiFe presa em 27, com um aumento acentuado (acima do previsto) para a amostra com 25. Este aumento acima do previsto corrobora com nossa hipótese. As simulações das curvas de histerese da magnetorresistência não foram muito bons, indicando que melhorias devem ser introduzidas no modelo utilizado para a simulação da histerese da magnetorresistência, obtidos a partir dos ângulos das camadas ferromagnéticas livre e presa. A questão referente a presença em algumas das amostras de um desalinhamento entre os eixos fácéis do FM e do AFM ainda é uma questão em aberta, mas neste trabalho foi encontrado que este ângulo é igual a 2. / Spin Valves have been employed as magnetic sensors and used in random access memories, showing they are very important in terms of technological point of view. In this work, analyses of the magnetoresistance first order reversal curves (MR-FORC) have been used, as well as fittings of the magnetization and magnetoresistance hysteresis, to study the exchange-bias phenomena, magnetic anisotropies and magnetoresistance in spin valves. Sputtering has been used to the deposition of NiFe/Cu/NiFe/IrMn, and Ta has been deposited as seed and buffer layers. A domain wall model (in the antiferromagnetic layer) taking into account the magnetic anisotropies and the interactions between the layers has been employed to fit the magnetization hysteresis. Some textures have been also introduced to take into account the ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM) grains dispersion (with Gaussian distributions) centered around the respective uniaxial anisotropy axes. However, to obtain good fits for some samples, it has been necessary to include an in-plane rotation of an angle of the both FM and AFM easy axes in relation to the field direction applied during the growing of the films. Good fits of the magnetization hysteresis have been obtained for all measured directions of the applied field. A new method based on the angular variation of the magnetoresistance to constant fields has been proposed to extract directly these angles. Reasonable agreements have been obtained between these angles and the corresponding ones extracted from the fits of the magnetization loops. Through the analyses of the MR-FORC and from the simulations indicated by the parameters (obtained from the fittings of magnetization loops), a direct relation between the interaction fields (and its uncertainties) and the exchange-bias fields of the grains of the distribution (extracted from the simulations, using the width of the distribution obtained from the magnetization fittings) has been identified. In summary, this analysis has showed that this technique allows to extract comparative information about the dispersion of the anisotropy axes of the FM and AFM grains around the uniaxial axis, which can be very import to the characterization of spin-valve based sensors. Besides, MR-FORC analyses have also indicated the presence of a threshold of discontinuity of the pinned NiFe layer at 27, showing a huge increase (above of the expected) to the sample at 25, and this unexpected increasing has corroborated with our hypothese. Simulations of the magnetoresistance loops have not been good, indicating that improvements should be included in the model employed to simulate these curves, obtained from the pinned and free angles of the NiFe layers. Concerning the case of the presence of misalignments of FM and AFM for some samples, it is still an open question, but in this work, we have found that this angle () is equal to 2.

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T19:11:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dartora_CesarAugusto_D.pdf: 2101604 bytes, checksum: 3eb6940416ec56ede441909468db04be (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O interesse atual e crescente nos sistemas mesoscópicos se deve à miniaturização cada vez maior dos dispositivos eletrônicos e à produção de materiais com possibilidade de armazenar informação em altas densidades (Gbits e Terabits/pol 2 ). A Física Mesoscópica descreve fenômenos que ocorrem em uma escala de tamanhos intermediária entre o macroscópico e o microscópico. Esta região cinzenta permite interpolar entre o regime atômico-molecular e o limite macroscópico, dominado este último pelas propriedades de volume (bulk ), que são objetos usuais de estudo em Física da Matéria Condensada. Na escala de nanometros e dezenas de nanometros, os elétrons podem propagar-se sem sofrer espalhamento inelástico (regime balístico) e a fase da função de onda pode manter sua coerência em escala da ordem do tamanho do sistema, dando lugar aos típicos fenômenos de interferência quântica. Neste trabalho fazemos um estudo detalhado das propriedades de transporte quântico em sistemas mesoscópicos, onde as barreiras de tunelamento fazem parte de diversos dispositivos eletrônicos. Estes sistemas incluem barreiras isolantes entre eletrodos metálicos, nanocontatos metálicos e junções tipo Josephson entre supercondutores. As principais estruturas aqui estudadas são as junções magnéticas de tunelamento e os nanofios e nanocontatos ferromagnéticos. Em ambos o fenômeno da magnetorresistência gigante (GMR) está presente, porém as origens do fenômeno são diferentes. Em junções de tunelamento a GMR tem origem na densidade de estados dos elétrons de condução nos eletrôdos ferromagnéticos, entre os quais uma barreira isolante é colocada, bem como no tunelamento inelástico assistido por mágnons que surgem nas interfaces entre eletrodos e região isolante. Em nanocontatos e nanofios o fenômeno deve-se principalmente ao forte espalhamento de elétrons com dependência de spin na presença de paredes de domínio magnéticas / Abstract: The interest in mesoscopic systems has grown significantly due to the increasing miniaturization of electronic devices and the production of materials which makes possible to store information in higher densities (Gbits and Terabits/in 2 ). The Mesoscopic Physics describes phenomena that happen in an intermediary scale of sizes between the macroscopic and the microscopic world. This gray region allows to interpolate between the atomic-molecular regime and the macroscopic limit, the last one dominated by bulk properties which are the usual subject of Condensed Matter Physics. In the nanometer and tens of nanometers scale electrons can pro-pagate without suffering inelastic scattering (ballistic regime) and the phase of the wavefunction maintain its coherence in the scale of system¿s size, giving place to the typical phenomena of quantum interference. In this work a detailed study of quantum transport properties in mesoscopic systems, where the tunnelling barriers make part of many electronic devices, is done. These systems include insulating barriers between metallic electrodes, metallic nanocontacts and nanowires, and Josephson junctions between superconductors. The main structures here studied are magnetic tunnelling junctions and ferromag-netic nanowires and nanocontacts. In both cases the giant magnetoresistance phe-nomenon (GMR) is present, however the origins of it are quite different. In tun-neling junctions, where an insulating barrier is placed between two ferromagnetic electrodes, the GMR is due to both, density of states effects at the ferromagnetic elec-trodes, and inelastic tunneling from magnons at the interface regions. In nanowires and nanocontacts the transport is strongly in uenced by spin-dependent scattering in the presence of magnetic domain walls / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Neste trabalho, estudamos os efeitos de ordem de curto alcance resentes na suscetibilidade paramagnética, para temperaturas acima da temperatura de transição antiferro-paramagnética, nos seguintes materiais: CoCl2.6H2O, CoBr2.6H2O, NiCl2.4H2O, MnCl2.4H2O e MnBr2.4H2O. As caracterísitcas apresentadas por estes materiais permitiram a investigação da dependência deste efeito com o valor do spin, com a dimensionalidade e com o tipo de anisotropia do sistema magnético. Desenvolvemos, também, um tratamento teórico simples, baseado no princípio variacional da energia livre, o qual é suficiente para explicar os comportamentos observados em nossos estudos experimentais. / In this work we have studied the effect of short-range ordering on the paramagnetic susceptibility, for temperatures above the antiferro-paramagnetic transition in the following materials: CoCl2.6H2O, CoBr2.6H2O, NiCl2.4H2O, MnCl2.4H2O and MnBr2.4H2O. The properties of by these materials permit the investigation of the dependence of this effect with the value of the spin, with the dimensionality and the anisotropy of the magnetic system. A simple theoretical treatment, based on variational principle of free energy, is developed, which accounts for most of the features observed in our experimental studies.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Ondas de spin sÃo excitaÃÃes coletivas que surgem em materiais magnÃticos. Essas excitaÃÃes sÃo causadas por perturbaÃÃes no sistema magnÃtico. Por exemplo, uma pequena variaÃÃo na temperatura provoca a precessÃo de um momento de dipolo magnÃtico que interage com seus vizinhos levando à propagaÃÃo dessa perturbaÃÃo. Essa perturbaÃÃo tem carÃter ondulatÃrio, e pode se propagar na direÃÃo de qualquer um dos vizinhos prÃximos. Essas ondas de spin podem ser observadas atravÃs de alguns mÃtodos experimentais, tais como: espalhamento inelÃstico de nÃutrons, espalhamento inelÃstico de luz incluindo espalhamento Raman e Brillouin. A importÃncia das ondas de spin surge claramente quando aparelhos magnetoeletrÃnicos sÃo operados a baixas frequÃncias. Nessa situaÃÃo a geraÃÃo de ondas de spin pode ser um processo significante na perda de energia desses sistemas, pois a excitaÃÃo de tais ondas consome uma pequena parte da energia do sistema, as tornando importante no processo de inovaÃÃo dos sistemas eletrÃnicos. Essas ondas podem ser estudadas atravÃs de modelos matemÃticos como o de Heisenberg, Ising, dentre outros. Nesse modelo, podemos calcular a relaÃÃo de dispersÃo das ondas de spin. O modelo de Heisenberg pode ser escrito em termos de operadores de criaÃÃo e destruiÃÃo atravÃs das transformaÃÃes de Holstein-Primakoff. O Hamiltoniano que descreve as ondas de spin à agora escrito em termos de operadores bosÃnicos. Essa descriÃÃo matemÃtica à semelhante ao Hamiltoniano Tight-Binding para fÃrmions. Tal Hamiltoniano descreve, por exemplo, o grafeno, um material que foi descoberto recentemente e vem sendo tratado com muito otimismo, por ter uma estrutura bidimensional que leva a propriedades surpreendentes. Muitas possibilidades de aplicaÃÃes para ele vÃm sendo estudadas. Nosso objetivo aqui à fazer uma analogia entre o grafeno e um sistema magnÃtico em uma rede favo de mel. No sistema magnÃtico, utilizamos o Modelo de Heisenberg para encontrar as relaÃÃes de dispersÃo e conhecer o comportamento das ondas de spin do mesmo. Enquanto no grafeno, utilizamos o modelo Tight-Binding para encontrar o espectro de energia. Ressaltando que utilizamos um mÃtodo matematicamente idÃntico para ambos e que as curvas encontradas para os modos de energia sÃo idÃnticas. EntÃo, calculamos como esses modos se comportam com a introduÃÃo de impurezas em substituiÃÃo em sÃtios de uma ou duas linhas da rede cristalina. / Spin waves are collective excitations that occur in magnetic materials. These excitations are caused by disturbances in the magnetic system. For example, a small change in temperature causes the precession of a magnetic dipole moment that interacts with neighboring leading to the spread of this disorder. This disturbance has wave character, and can propagate in the direction of any of the nearest neighbors. These waves of spin can be observed by some experimental methods, such as: the inelastic neutron scattering, inelastic scattering of light including Raman and Brillouin scattering, to name a few. The importance of spin waves emerges clearly when magnetoelectronic devices are operated at low frequencies. This situation, the generation of spin waves can sing in a significant loss of energy of these systems, because the excitation of such waves consumes a small part of the energy of the system, becoming important in the innovation process of electronic systems. These waves can be studied using mathematical models like the Heisenberg, Ising, among others. In this model, we can calculate the dispersion relation of the spin waves. The Heisenberg model can be written in terms of operators of creation and destruction through the Holstein-Primakoff transformations. The Hamiltonian that describes the spin waves is now written in terms of bosonic operators. This mathematical description is similar to Tight-Binding Hamiltonian for fermions. This Hamiltonian described, for example, graphene, a material that has recently been discovered and is being treated with much optimism for having a two-dimensional structure that leads to amazing properties. Many possibilities of applications for it have been studied. Our goal here is to make an analogy between the graphene and a magnetic system on a honeycomb lattice. In the magnetic system, we use the Heisenberg model to find the dispersion relations and understand the behavior of the spin waves of the same. While in graphene, we used the Tight-Binding model to find the energy spectrum. Underscoring we use a mathematically identical method for both and found that the curves for power modes have similar behaviors, respecting the particularities of each. Then, we calculate how these modes behave introduction of impurities in substitution sites on one or two lines of the crystal lattice.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Mariana.pdf: 1116675 bytes, checksum: 738c76deac0f2328b64e8c58a2cbbd57 (MD5) Previous issue date: 2009-06-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The double exchange model is used to describe different magnetocaloric materials containing localized magnetic moments and itinerant electrons. The model includes the Hund ruleexchange J betweenthelocalized spinsand theconductionelectrons. By using the equation of motion method, we apply a higher-order decoupling for the conduction electron Green s functions. The magnetism of the localized moments is described in terms of an effective Heisenberg model. We obtain a simple description of the magnetization curves and the isothermal entropy change ΔS. The results exhibit an additional low-temperature bump in the ΔS curves at low concentrations n separated from the usual maximum at the critical temperature. The method can also be addressed to the Kondo lattice compounds, in the case of a negative couping J. / O modelo da dupla troca é utilizado para descrever diferentes materiais magnetocalóricos contendo momentos magnéticos localizados e elétrons itinerantes. O modelo inclui a regra de Hund para a troca J entre os spins localizados e elétrons de condução. Utilizando o método de equações de movimento, aplicamos um desacoplamento de ordem superior para as funções de Green dos elétrons de condução. O magnetismo dos momentos magnéticos localizados é descrito em termos do modelo de Heisenberg efetivo. Obtemos uma descrição simples das curvas de magnetização e variação isotérmica da entropia ΔS. Os resultados exibem uma elevação nas curvas ΔS em baixa concentração de n separada do Maximo usual na temperatura crıtica. O método pode também se aplicado aos compostos da rede Kondo, no caso de acoplamento negativo J.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-25T21:09:22Z No. of bitstreams: 1 LUCIUS VINICIUS ROCHA MACHADO -TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 3378243 bytes, checksum: 8988e719f1f296de2f74c587ed4f5ba8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-25T21:09:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUCIUS VINICIUS ROCHA MACHADO -TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 3378243 bytes, checksum: 8988e719f1f296de2f74c587ed4f5ba8 (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Esse trabalho teve como objetivo, avaliar a influência do tipo de precursor, fonte de íons de ferro, e sua concentração na dopagem do sistema Zn1-xFexO de modo a se obter um produto com ferrimagnetismo a temperatura ambiente para uso como semicondutor magnético diluído. Para esse fim, inicialmente avaliou-se a influência do tipo de precursor (nitrato de ferro III, sulfato de ferro II e acetato de ferro II) sobre a estrutura, morfologia, propriedades térmicas e magnéticas do sistema Zn1-xFexO com concentração de íons de Fe2+ e Fe3+ de 0,4 mol. Posteriormente avaliou-se o efeito da concentração de íons de ferro III variando de 0,05 a 0,4 mol sobre a estrutura e magnetismo do sistema Zn1- xFexO. Durante as reações para obtenção do produto foram feitas medições de temperatura e do tempo de reação. As amostras foram caracterizadas por: difração de raios X, análise química por fluorescência de raios X por energia dispersiva, microscopia eletrônica de varredura com mapeamento por EDS, distribuição granulométrica, análise por adsorção de nitrogênio, magnetometria de amostra vibrante e análise termogravimétrica. Os resultados mostraram que o tipo de precursor influenciou diretamente na estrutura, morfologia e magnetismos das amostras, sendo o precursor nitrato de ferro III o que possibilitou à formação de um material ferrimagnético a temperatura ambiente. Para as amostras dopadas, os espectros de DRX mostraram que até a concentração de 0,20 mol de íons ferro III resultou num sistema monofásico com comportamento ferrimagnético à temperatura ambiente, o que caracterizou a formação de um semicondutor magnético diluído. Para demais concentrações foi observado traços da fase FeFe2O4 e que às interações de troca entre os íons Fe - Fe e possivelmente o aumento da concentração de vacância de oxigênio na rede do ZnO suprimiu o comportamento ferrimagnético pela competição do comportamento ferrimagnético/paramagnético. Portanto, pode-se concluir que o precursor nitrato de ferro III com concentração de até 0,20 mol foi a melhor condição para obtenção de produto com característica para uso como semicondutor magnético diluído usando a técnica de síntese por reação de combustão. / The objective of this study is to evaluate the influence the type of precursor, source of iron ions, and its concentration in the doping Zn1-xFexO system in order to obtain a product with ferromagnetism at room temperature for use as magnetic semiconductor diluted. For this purpose, it was firstly evaluated the influence of the type of precursor (iron III nitrate, iron sulfate II, iron acetate II) on the structure, morphology, thermal and magnetic properties of Zn1-xFexO system concentration of Fe2+ and Fe3+ ions of 0.4 mol. After that, it was evaluated the effect of concentration of iron III ions ranging from 0.05 to 0.4 mol on the structure and magnetism of Zn1-xFexO system. During the reactions, there were made measurements of temperature and time. The samples were characterized by: X-ray diffraction, chemical analysis by fluorescence X-ray energy dispersive, scanning electron microscopy, with mapping by EDS, particle size analysis, analysis by nitrogen adsorption, vibrating sample magnetometer and thermal gravimetric analysis. The results have shown that the type of precursor influenced directly the structure, morphology and magnetism of the samples and the precursor of iron nitrate III was the one which favored the obtention of the ferromagnetism material monophasic at room temperature. For the doped samples, the XRD spectra showed that the concentrations until 0.20 mol of iron III ions resulted in a monophasic system with ferromagnetic behavior at room temperature, which characterized the formation of a diluted magnetic semiconductor. For the other concentrations, it was observed traces of MnFe2O4 phase and that the exchange interactions between the ionsFe - Fe and possibly the increasing of oxygen vacancy concentration in ZnO network suppressed the ferromagnetic behavior by the competition of ferromagnetic / paramagnetic one. Therefore, it can be concluded that the precursor of iron III nitrate concentration to 0.20 mol was the best condition for obtaining a product with characteristics for use as a dilute magnetic semiconductor using the synthetic technique by combustion.

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.

Junções túnel com eletrodos ferromagnéticos (Py/AlOx/Co) foram produzidas usando a técnica de desbastamento iônico e depositadas sobre condições de oxidação que garantem baixa altura da barreira de potencial, baixa assimetria da barreira, forte dependência da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada e o tunelamento quântico como mecanismo de transporte eletrônico. As amostras foram produzidas com o objetivo de corroborar um modelo recentemente publicado e que prevê inversão da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada devido à baixa altura do potencial da barreira. As medidas de magneto-transporte eletrônico (resistência de tunelamento em função do campo magnético aplicado) mostram uma inversão da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada para temperatura constante de 77 K. O sistema (Py/AlOx/Co) é bem conhecido por apresentar magnetorresistência positiva onde a altura da barreira de potencial é geralmente igual ou maior a 2,0 eV (Moodera et al. 1995 e Boeve et al. 2000). Esta inversão não foi anteriormente reportada e se deve preferencialmente à baixa altura do potencial da barreira e à forte dependência com a tensão aplicada. A explicação física para a inversão é baseada no fator de coerência quântica, D(Ex , V), como previsto por Li et al. (2004a,b) e Ren et al. (2005) para a região de tensão intermediária. Ajustes às curvas I-V, medidas a temperatura ambiente, com os modelos de Simmons (1963b,c), Simmons (1964) e Chow (1965) mostram valores menores que os reportados anteriormente para a altura do potencial da barreira (≈ 1,0 eV) e barreiras com baixa assimetria (≈ 0,2 eV). Também, as curvas I-V para temperatura ambiente e baixa temperatura, as curvas I-T para tensão constante e o crescimento exponencial da resistência de tunelamento em função da espessura efetiva da barreira mostram que o tunelamento quântico é um mecanismo de transporte eletrônico. Este resultado sugere a possibilidade de constatar o aparecimento de áreas efetivas de tunelamento e indicando a presença de uma distribuição não uniforme da corrente de tunelamento. O efeito combinado da baixa altura da barreira de potencial, da baixa assimetria da barreira, da forte dependência da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada e do tunelamento quântico como mecanismo de transporte eletrônico possibilitaram não somente a inversão da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada, mas também o crescimento exponencial da resistência de tunelamento em função da espessura efetiva da barreira. / Tunneling junctions with ferromagnetic electrodes (Py/AlOx/Co) were produced by magnetron sputtering technique and deposited under oxidation conditions that lead to low potential barrier height, low asymmetrical barrier, strong tunneling magnetoresistance dependence with applied bias and quantum tunneling as the charge transport mechanism. The samples were deposited to verify a recently published model which predicts tunneling magnetoresistance inversion with applied bias due to low enough potential barrier height. Electronic transport measurements (tunneling resistance as a function of the applied magnetic field) show inverse (negative) tunneling magnetoresistance with applied bias at 77 K. Tunneling junctions of (Py/AlOx/Co) are well known positive magnetoresistance system where the potential barrier height is usually equal or higher than 2.0 eV (Moodera et al., 1995 e Boeve et al., 2000). This inverted tunneling magnetoresistance behavior has not been reported before and is due mainly to the low potential barrier height and the strong bias dependence The physical explanation for the inversion is based on the quantum coherence factor, D(Ex , V), following the Li et al. (2004ab) and Ren et al. (2005) model for intermediate voltage range. Room temperature I-V curves fitted with both Simmons’ (1963b,c), Simmons’ (1964) and Chow’s (1965) models showed potential barrier height values (≈ 1.0 eV), lower than those previously reported, and low asymmetry of the barrier (≈ 0.2 eV). Also, I-V curves for room and low temperature, I-T curves for constant applied bias and the exponential growth of the tunneling resistance as a function of the effective barrier thickness showed quantum tunneling as the charge transport mechanism. This result suggests the presence of effective tunneling areas or hot spots, leading to a non-uniform current distribution. The combined effect of low potential barrier height, low barrier asymmetry, strong tunneling magnetoresistance dependence with applied bias and quantum tunneling as the charge transport mechanism allowed not only the tunneling magnetoresistance inversion with applied bias but also, the exponential growth of the tunneling resistance as a function of the effective barrier thickness.

Tratamentos térmicos e irradiações com íons He+ foram utilizados para controle do Exchange Bias, EB, em filmes finos de Co/IrMn/Cu/Co. Enquanto a direção do campo magnético aplicado durante o tratamento foi variada, as irradiações foram realizadas com campo magnético aplicado em uma direção que forma um ângulo de 100º com a direção do EB. Os resultados dos tratamentos térmicos realizados com o campo de tratamento não-paralelo `a direção do EB apresentaram evolução de uma estrutura negativamente/negativamente deslocada para uma negativamente/ positivamente deslocada com subciclos defasados em 180º nas amostras em que o espaçador de Cu não foi suficientemente espesso para que não houvesse contato atômico entre as camadas ferromagnética (Co) e antiferromagnética (IrMn). Mesmo com campo magnético baixo, o tratamento térmico com campo aplicado na direção do EB resultou, para a amostra sem espaçador não-magnético, em curvas de histerese com os subciclos indistinguíveis. Os filmes tratados sob as mesmas condições `a exceção do campo aplicado fora da direção do EB apresentaram as fases magnéticas referentes as duas camadas de Co defasadas. Irradiações iônicas, realizadas sob as condições utilizadas neste trabalho, mostraram-se muito menos efetivas para o controle do efeito. Embora os tratamentos resultassem em um decréscimo do deslocamento do subciclo referente `a camada de Co depositada sob a de IrMn, os espectros não mostraram modificações significativas nos padrões de difração e/ou refletividade. Este resultado demonstra que o supracitado decréscimo não está relacionado com a interdifusão entre as camadas, nem com mudanças cristalográficas durante o tratamento. Este trabalho propõe um modelo intuitivo para interpretação do supracitado decréscimo do deslocamento. / Magnetic thermal treatment and irradiation with He+ ions were used to control the Exchange Bias, EB, in thin Co/IrMn/Cu/Co films. While the direction of the annealing field was varied, the irradiation was performed with magnetic field applied always at a direction that forms 100 with the EB direction. Treatments done with annealing field non-parallel to the EB direction allowed the whole hysteresis loop to be tuned from a double negatively/negatively shifted to a double negatively/positively shifted one with the shifts of the subloops in antiphase for the samples where the Cu spacer is not sufficiently thick to completely separate the ferromagnetic (Co) and antiferromagnetic (IrMn) layers. Even using a low magnetic field, thermal treatment with field applied along the EB direction led, for the sample without a non-magnetic spacer, to hysteresis loops with practically undistinguishable subloops. The sample, annealed using the same conditions but field applied off the EB direction, showed the magnetic phases of the two Co layers out-of-phase. Ion irradiation, performed at the conditions used in the present work, showed itself less-effective for such a control of the effect. Although the magnetic annealing led to a decrease of the shift of the subloop corresponding to the Co layer deposited before the IrMn one, the X-ray spectra did not indicate significant modifications of the diffraction and/or reflectivity patterns. This shows that the above decrease is neither related to interdiffusion between layers nor to crystallographic changes caused by the thermal treatments. This work proposes an intuitive model for the interpretation of the aforementioned shift decrease.

Um modelo do tipo Ginzburg-Landau com interações competitivas entre um termo ferromagnético de curto alcance, e outro antiferromagnético de longo alcance (dipolar), é estudado no âmbito de reproduzir a rica fenomenologia de fases moduladas em filmes finos ferromagnéticos. Esse tipo de material pode apresentar ordens intermediárias as de um sólido e um líquido, e suas transições de fase dependem fortemente dos tipos de excitações geométricas que ele suporta. Dentre os estudos teóricos e numéricos, as simulações apresentadas aqui introduzem esse modelo dipolar contínuo como um bom candidato para estudar as fases complexas desse sistema, se mostrando em acordo com resultados experimentais. / A Ginzburg-Landau model with competitive short-range ferromagnetic interactions and long-range (dipolar) antiferromagnetic interactions is studied on the scope to reproduce the rich phenomenology of modulated phases in ferromagnetic thin films. This kind of material can present intermediate order between a solid and a liquid, and its phase transitions depend strongly on the kinds of geometrical excitations that it supports. Amongst the theoretical and numerical studies, the simulations presented here introduce this continuous dipolar model as a good candidate to study the complex phases of this system, showing good agreement with experimental results.