Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2358_1.pdf: 7656154 bytes, checksum: 50296b686724f8fcdc8c47714a7f3c0a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho tem o objetivo de relacionar as características microestruturais com as propriedades magnéticas em arranjos de nanofios ordenados depositados em membranas porosas de óxido de alumínio. Inicialmente é apresentado um estudo sobre a preparação das membranas e a posterior eletrodeposição dos fios no interior dos poros. A seguir são descritas as características morfológicas e microestruturais destes sistemas a partir de imagens de microscopia eletrônica e mapas de energia dispersiva. Um estudo sobre as propriedades magnéticas dos arranjos, a partir das curvas de magnetização e de ressonância ferromagnética em função do ângulo de aplicação do campo externo, mostra o caráter uniaxial da anisotropia magnética destes sistemas e o predomínio das interações desmagnetizantes. Como tentativa para relacionar propriedades magnéticas e estrutura cristalina, se apresentam dois modelos baseados em cadeias de elipsóides, devido ao caráter policristalino dos nanofios e fundamentados em trabalhos recentemente apresentados na literatura. Aplicam-se ademais, os modelos antes mencionados para relacionar os parâmetros microestruturais neles relatados com uma grandeza macroscópica, que no caso é a constante de anisotropia de superfície

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo526_1.pdf: 2585524 bytes, checksum: ea4615447d3bce43a335c6515c2d06e7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, investigamos experimentalmente a dinâmica da magnetização em filmes finos ferromagnéticos. Fazemos uso de um laser de pulsos ultracurtos de Ti:Safira para induzir a dinâmica coerente e observar sua evolução temporal através da técnica de excitação e sonda com dupla modulação. Uma discussão detalhada da técnica e o respectivo aparato experimental é apresentada tendo em vista que esta é sua primeira implantação em nosso laboratório. Realizamos medidas de magnetometria por efeito Kerr resolvida no tempo (Time-Resolved Magneto-Optical Kerr Efect: TR-MOKE) e observamos a magnetização transiente em filmes monocristalinos de ferro sobre óxido de magnésio (Fe/MgO) e de permalloy (Ni0:8Fe0:2) sobre silício (Py/Si). Os filmes foram preparados por sputtering e caracterizados por ressonância ferromagnética (FMR) pelo Grupo de Magnetismo do DF-UFPE. A anisotropia magnética verificada nestas amostras permitiu-nos estudar o seu papel na indução da dinâmica coerente por pulsos ultracurtos de laser. Os resultados obtidos mostram uma forte dependência da dinâmica com o campo de anisotropia.

Orientador: Edson Correa da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-31T23:36:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_ManoelJoseMendes_M.pdf: 5339044 bytes, checksum: fd2ac29b7f8486e8622b31b79c07aa31 (MD5) Previous issue date: 2002 / 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

Neste trabalho apresentamos resultados para anisotropia induzida \'K IND.ind.\' e para mudanças na magnetostricção de saturação \'\'lamda\'IND.s\' em ligas amorfas ricas em cobalto na forma de fita. Estas ligas tem baixa magnetostricção (-0.5 x \'10 POT.-6\' < \'\'lamda\'IND.s\', \'\'lamda\'IND.s\' < +0.5 x \'10 POT.-6\'). Também estudamos algumas propriedades magnéticas de fios amorfos de alta magnetostricção (+35.0 x \'10 POT.-6\'). As ligas amorfas que tem \'\'lambda\' IND.s\' \'SEMELHANTE A\' 0 foram produzidas usando a técnica de Melt-Spinning. Para a caracterização magnética varias técnicas experimentais foram utilizadas. Determinamos \'M IND.s\', \'T IND.c\', \'\'lambda\' IND.s\' e a curva de histereses das ligas estudadas. Usando uma maquina Instron determinamos o modulo de Young de algumas ligas. O trabalho é dividido em duas partes: Na primeira verificamos as correlações entre a derivada de \'\'lambda\' IND.s\' e a tensão aplicada, d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' e o modulo de Young Y. Observamos que os valores obtidos para d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\', (-0.7 x \'10 POT.-10\' < d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' < -2.3 x \'10 POT.-10\'), concordam com resultados da literatura e independem da amplitude de \'\'lambda\' IND.s\'. O procedimento de medida do modulo de Young em fitas delgadas é discutido em detalhes e os resultados obtidos para esta grandeza (\'SEMELHANTE A\' 90 - 130 kN/mm²), comparados com d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' e Y. Na segunda parte do trabalho apresentamos uma serie extensa de resultados para anisotropia induzida \'K IND.ind.\' e mudanças na magnetostricção \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' em amostras brutas de fusão e pré-tratadas da liga \'Co IND.70.4\'\'Fe IND.4.6\'\'Si IND.15\'\'B IND.10\', provocadas por tratamentos térmicos. Analisamos teoricamente estes resultados usando a teoria micromagnetica de Kronmuller, baseada na distribuição de sistemas de dois níveis. O ajuste de dados experimentais de \'K IND.ind.\' a esta teoria demonstrou que a parte irreversível dos processos de relaxação é eliminada rapidamente. Assim os resultados são descritos por espectros de energia de ativação dos processos reversíveis, caracterizados por um tempo de relaxação reversível \'\'tau\' IND.R\'. Segundo o modelo de Fahnle e colaboradores deve-se esperar que macroscopicamente exista proporcionalidade entre \'K IND.ind.\' e \'delta\'\'\'lambda \'IND.s\' Usando estes argumentos foi possível ajustar os dados experimentais para \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' pela mesma expressoa analítica desenvolvida por Kronmuller para \'K IND.ind.\' Da mesma forma que para as anisotropias induzidas, o ajuste do modelo aos dados de \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' é muito bom. Obtivemos espetros de energias de ativação dos processos de relaxação similares em todos os ajustes realizados. Observamos que diferentes tipos de tratamentos térmicos provocaram diferentes cinéticas e amplitudes para \'K IND.ind.\' e \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' Usando argumentos simples foi possível interpretar qualitativamente muito bem as diferenças observadas. A biestabilidade em fios amorfos produzidos por In-Rotating-Water-Spinning foi estudada. Verificamos que o campo critico de nucleação H* destes fios depende fortemente do comprimento destes fios e que o calculo correto do fator desmagnetizante dos fios é muito importante na interpretação de resultados para a dependência de H* com tensões mecânicas aplicadas. / In this work we show results on induced anisotropy \'K IND.ind.\' and changes in the saturation magnetostriction \'\'lambda\' IND.s\' for amorphous cobalt-rich ribbons. These alloys present low \'\'lambda\' IND.s\' values (-0.5 x \'10 POT.-6\' < \'\'lambda\' IND.s\' < +0.5 x \'10 POT.-6\'). We studied also magnetic properties of high magnetostriction amorphous wires (\'\'lambda\' IND.s\' \'SEMELHANTE A\' +35.0 x \'10 POT.-6\'). The low magnetostriction samples were produced by the Melt-Spinning technique. We have measured \'M IND.s\', \'T IND.c\', \'\'lambda\' IND.s\' and the hysteresis loops of the studied samples. We also used an Instron apparatus to measure the Young modulus of some of them. This work has two parts: In the first one we studied the correlation between the stress dependence of \'\'lambda\' IND.s\', d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' and the Young Modulus Y. Our experimental values obtained for d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' (-0.7 x \'10 POT.-10\' < d\'\'lamda\' IND.s\'/d\'sigma\' < -2.3 x \'10 POT.-10) agree with the results in the literature and show no dependence with respect to the \'\'lambda\' IND.s\' amplitudes. We discuss in detail the experimental procedure used to measure the Young modulus values in thin ribbons. The results (Y \'SEMELHANTE A\' 90 - 130 kN/mm²) were compared to d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\', and no correlation between them was found. In the second part we show an extensive work about \'K IND.ind.\' and \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' in as-cast and pre-annealed amorphous ribbons of \'Co IND.70.4\'\'Fe IND.4.6\'\'Si IND.15\'\'B IND.10\', during heat treatment annealing. A micromagnetic theory based on two-level systems developed by Kronmuller was used to analyze the experimental data of \'K IND.ind. and \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\'. We observed that the irreversible part of the relaxation processes was short lived. So, only the activation energy spectra associated to the reversible relaxation time \'\'tau\' IND.r\' was responsible for the description of the results. According to the model developed by Fahnle et al. a proportionality between bulk \'K IND.ind.\' and \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' may be expected. Using these argument it was possible to adjust the experimental data for \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' to the same analytical expression developed by Kronmuller for \'K IND.ind.\'. In the same way as for the induced anisotropy the fit of the \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' data to the Kronmuller model is very good. Similar activation energy spectra of the relaxation processes were obtained in all the fits. We observed that different types of heat treatment induce different types of kinetics and amplitudes for \'K IND.ind.\' and \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\'. With simple arguments it was possible to elucidate very well (in a quantitative mode) the observed differences. The bi-stability in amorphous wires produced by In-Rotating-Water-Spinning was studied. We observed that the nucleation switching field H* of these wires were largely dependent on the length of the wires and that the correct calculation of the demagnetization factor is very important for the understanding of these results showing the dependence between H* and the applied mechanical stresses.

Neste trabalho apresentamos resultados para anisotropia induzida \'K IND.ind.\' e para mudanças na magnetostricção de saturação \'\'lamda\'IND.s\' em ligas amorfas ricas em cobalto na forma de fita. Estas ligas tem baixa magnetostricção (-0.5 x \'10 POT.-6\' < \'\'lamda\'IND.s\', \'\'lamda\'IND.s\' < +0.5 x \'10 POT.-6\'). Também estudamos algumas propriedades magnéticas de fios amorfos de alta magnetostricção (+35.0 x \'10 POT.-6\'). As ligas amorfas que tem \'\'lambda\' IND.s\' \'SEMELHANTE A\' 0 foram produzidas usando a técnica de Melt-Spinning. Para a caracterização magnética varias técnicas experimentais foram utilizadas. Determinamos \'M IND.s\', \'T IND.c\', \'\'lambda\' IND.s\' e a curva de histereses das ligas estudadas. Usando uma maquina Instron determinamos o modulo de Young de algumas ligas. O trabalho é dividido em duas partes: Na primeira verificamos as correlações entre a derivada de \'\'lambda\' IND.s\' e a tensão aplicada, d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' e o modulo de Young Y. Observamos que os valores obtidos para d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\', (-0.7 x \'10 POT.-10\' < d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' < -2.3 x \'10 POT.-10\'), concordam com resultados da literatura e independem da amplitude de \'\'lambda\' IND.s\'. O procedimento de medida do modulo de Young em fitas delgadas é discutido em detalhes e os resultados obtidos para esta grandeza (\'SEMELHANTE A\' 90 - 130 kN/mm²), comparados com d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' e Y. Na segunda parte do trabalho apresentamos uma serie extensa de resultados para anisotropia induzida \'K IND.ind.\' e mudanças na magnetostricção \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' em amostras brutas de fusão e pré-tratadas da liga \'Co IND.70.4\'\'Fe IND.4.6\'\'Si IND.15\'\'B IND.10\', provocadas por tratamentos térmicos. Analisamos teoricamente estes resultados usando a teoria micromagnetica de Kronmuller, baseada na distribuição de sistemas de dois níveis. O ajuste de dados experimentais de \'K IND.ind.\' a esta teoria demonstrou que a parte irreversível dos processos de relaxação é eliminada rapidamente. Assim os resultados são descritos por espectros de energia de ativação dos processos reversíveis, caracterizados por um tempo de relaxação reversível \'\'tau\' IND.R\'. Segundo o modelo de Fahnle e colaboradores deve-se esperar que macroscopicamente exista proporcionalidade entre \'K IND.ind.\' e \'delta\'\'\'lambda \'IND.s\' Usando estes argumentos foi possível ajustar os dados experimentais para \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' pela mesma expressoa analítica desenvolvida por Kronmuller para \'K IND.ind.\' Da mesma forma que para as anisotropias induzidas, o ajuste do modelo aos dados de \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' é muito bom. Obtivemos espetros de energias de ativação dos processos de relaxação similares em todos os ajustes realizados. Observamos que diferentes tipos de tratamentos térmicos provocaram diferentes cinéticas e amplitudes para \'K IND.ind.\' e \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' Usando argumentos simples foi possível interpretar qualitativamente muito bem as diferenças observadas. A biestabilidade em fios amorfos produzidos por In-Rotating-Water-Spinning foi estudada. Verificamos que o campo critico de nucleação H* destes fios depende fortemente do comprimento destes fios e que o calculo correto do fator desmagnetizante dos fios é muito importante na interpretação de resultados para a dependência de H* com tensões mecânicas aplicadas. / In this work we show results on induced anisotropy \'K IND.ind.\' and changes in the saturation magnetostriction \'\'lambda\' IND.s\' for amorphous cobalt-rich ribbons. These alloys present low \'\'lambda\' IND.s\' values (-0.5 x \'10 POT.-6\' < \'\'lambda\' IND.s\' < +0.5 x \'10 POT.-6\'). We studied also magnetic properties of high magnetostriction amorphous wires (\'\'lambda\' IND.s\' \'SEMELHANTE A\' +35.0 x \'10 POT.-6\'). The low magnetostriction samples were produced by the Melt-Spinning technique. We have measured \'M IND.s\', \'T IND.c\', \'\'lambda\' IND.s\' and the hysteresis loops of the studied samples. We also used an Instron apparatus to measure the Young modulus of some of them. This work has two parts: In the first one we studied the correlation between the stress dependence of \'\'lambda\' IND.s\', d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' and the Young Modulus Y. Our experimental values obtained for d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\' (-0.7 x \'10 POT.-10\' < d\'\'lamda\' IND.s\'/d\'sigma\' < -2.3 x \'10 POT.-10) agree with the results in the literature and show no dependence with respect to the \'\'lambda\' IND.s\' amplitudes. We discuss in detail the experimental procedure used to measure the Young modulus values in thin ribbons. The results (Y \'SEMELHANTE A\' 90 - 130 kN/mm²) were compared to d\'\'lambda\' IND.s\'/d\'sigma\', and no correlation between them was found. In the second part we show an extensive work about \'K IND.ind.\' and \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' in as-cast and pre-annealed amorphous ribbons of \'Co IND.70.4\'\'Fe IND.4.6\'\'Si IND.15\'\'B IND.10\', during heat treatment annealing. A micromagnetic theory based on two-level systems developed by Kronmuller was used to analyze the experimental data of \'K IND.ind. and \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\'. We observed that the irreversible part of the relaxation processes was short lived. So, only the activation energy spectra associated to the reversible relaxation time \'\'tau\' IND.r\' was responsible for the description of the results. According to the model developed by Fahnle et al. a proportionality between bulk \'K IND.ind.\' and \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' may be expected. Using these argument it was possible to adjust the experimental data for \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' to the same analytical expression developed by Kronmuller for \'K IND.ind.\'. In the same way as for the induced anisotropy the fit of the \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\' data to the Kronmuller model is very good. Similar activation energy spectra of the relaxation processes were obtained in all the fits. We observed that different types of heat treatment induce different types of kinetics and amplitudes for \'K IND.ind.\' and \'delta\'\'\'lambda\' IND.s\'. With simple arguments it was possible to elucidate very well (in a quantitative mode) the observed differences. The bi-stability in amorphous wires produced by In-Rotating-Water-Spinning was studied. We observed that the nucleation switching field H* of these wires were largely dependent on the length of the wires and that the correct calculation of the demagnetization factor is very important for the understanding of these results showing the dependence between H* and the applied mechanical stresses.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-06-10T19:03:35Z No. of bitstreams: 1 UbiratanCorreiaSilva_TESE.pdf: 29378655 bytes, checksum: 1c6a0b8bc21d1601438ddbfc07854def (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-13T20:18:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 UbiratanCorreiaSilva_TESE.pdf: 29378655 bytes, checksum: 1c6a0b8bc21d1601438ddbfc07854def (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-13T20:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UbiratanCorreiaSilva_TESE.pdf: 29378655 bytes, checksum: 1c6a0b8bc21d1601438ddbfc07854def (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Multicamadas magn?ticas s?o a base para a produ??o de dispositivos spintr?nicos e possuir o dom?nio na produ??o de tais multicamadas ? fundamental para obter avan?os nesta ?rea, e nos ?ltimos anos est? em destaque a produ??o de dispositivos spintr?nicos flex?veis. Devido a essa tend?ncia, o objetivo do presente trabalho ? produzir multicamadas magn?ticas depositadas em substrato flex?vel utilizando a t?cnica de Magnetron sputtering dc. Tr?s conjuntos de amostras foram confeccionados. O primeiro conjunto, constitu?do de tricamadas do tipo CoFe=Cu(t)=CoFe com diferentes espessuras do espa?ador met?lico. O Segundo conjunto, composto por dois subgrupos de multicamadas CoFe=Cu com a presen?a do IrMn como buffer layer ou cap layer. O terceiro conjunto, constitu?do por multicamadas de Permalloy (Py=Ta e Py=Ag) em substrato da Kapton e substrato de vidro. Para a investiga??o das propriedades magn?ticas, foram realizadas medidas de magnetometria de amostra vibrante, resson?ncia ferromagn?tica e magnetoimped?ncia (MI). Todas executadas em temperatura ambiente e com campo magn?tico aplicado sempre no plano da amostra. Para a an?lise estrutural, a t?cnica de difra??o de raios-X foi usada. Os resultados das tricamadas mostraram a apresen?a de uma anisotropia uniaxial, para a amostra com espa?ador de 4;2 nm. Para a multicamada com a presen?a do IrMn entre a camada buffer e FM, os resultados das propriedades magn?ticas est?ticas e din?micas apresentaram comportamento isotr?pico. Para a multicamada com a presen?a do IrMn entre a camada FM e a cap layer, os resultados das propriedades magn?ticas est?ticas apresentaram o comportamento magn?tico de uma estrutura tipo v?lvula de spin. Entretanto houve uma diverg?ncia com resultados das medidas de resson?ncia ferromagn?tica, a qual foi justificada devido ? contribui??o dos gr?os inst?veis e est?veis para a anisotropia rod?vel e anisotropia de polariza??o (Exchange bias) na interface ferromagn?tica-antiferromagn?tica. Para a terceira s?rie de amostras, os resultados apresentaram comportamentos semelhantes da MI cujo espa?ador foi a prata (Ag), para ambos os substratos e varia??o significativa nas amostras com o espa?ador por Ta onde foi poss?vel associar a varia??o da magnetoimped?ncia entre os substratos de vidro e flex?vel, ao estresse compressivo na amostra de substrato flex?vel. / Magnetic multilayers are the support for the production of spintronic devices, representing great possibilities for miniaturized electronics industry. having the control to produce devices as well as their physical properties from simple multilayer films to highly complex at the atomic scale is a fundamental need for progress in this area, in recent years has highlighted the production of organic and flexible spintronic devices. Because of this trend, the objective of this work was to produce magnetic multilayers deposited on flexible substrate using magnetron sputtering dc technique. Three sets of samples were prepared. The first set composed of the trilayer type CoFe=Cu(t)=CoFe with different thickness of the metallic spacer. The second set consists of two multilayer subgroups, CoFe=Cu in the presence of IrMn layer as a buffer and the next multilayer as cap layer. The third set consisting of non-magnetostrictive multilayer permalloy (Py=Ta and Py=Ag) on flexible substrate and glass. The magnetic properties, were investigated by magnetometry measurements, ferromagnetic resonance and magnetoimpedance (MI), measurements were carried out at room temperature with the magnetic field always applied on the sample plane. For structural analysis, the diffraction X-ray was used. The results of the trilayer showed a high uniaxial anisotropy field for the sample with a spacer of 4.2 nm. For the multilayer in the presence of IrMn layer as the buffer, the study of static and dynamic magnetic properties showed isotropic behavior. For the multilayer in the presence of IrMn layer as a cap, the results of static magnetic properties of the magnetic behavior exhibited a spin valve structure type. However there was a disagreement with results of ferromagnetic resonance measurements, which was justified by the contribution of the unstable and stable grain to the rotatable anisotropy and Exchange bias in ferromagneticantiferromagnetic interface. The third serie of samples showed similar results behavior for the MI Ag multilayers spacer in both substrates. There are also significant MI changes with the Ta spacer, possible associated with the compressive stress on the flexible substrate sample.

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-02-20T18:40:57Z No. of bitstreams: 1 Tese_Jaime_Souza_de_Oliveira_julho_2016.pdf: 15333015 bytes, checksum: 0553ac5f9d75c22b81dccf4042511eb6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-20T18:40:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Jaime_Souza_de_Oliveira_julho_2016.pdf: 15333015 bytes, checksum: 0553ac5f9d75c22b81dccf4042511eb6 (MD5) / 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 / O início deste estudo de doutorado, em 2012, coincidiu com a celebração do primeiro centenário da descoberta da radiação cósmica. Embora nosso conhecimento sobre estas partículas tenha aumentando consideravelmente ao longo do último século, ainda há muitas questões que necessitam ser elucidadas, principalmente para aquelas com energias acima de 1018 eV, denominadas raios cósmicos de energia ultra alta. A razão para isso é que o fluxo destas partículas é extremamente pequeno, indo de uma partícula por km2 por ano, na faixa de energia de 1018 eV, a uma partícula por km2 por século, em energias ainda mais elevadas. Para compensar este baixo fluxo de partículas, foram construídos observatórios enormes nas últimas décadas, sendo o maior deles, o Observatório Pierre Auger, foco dos estudos realizados nesta tese. Embora o Observatório Auger, em operação desde 2004, venha realizando descobertas significativas com respeito aos raios cósmicos ultra-energéticos, ainda não se sabe, de maneira indubitável, quais são suas fontes, composição química, mecanismos de aceleração e propagação. Em especial, o estudo de anisotropias nas direções de chegada dos raios cósmicos à Terra é de fundamental importância para o entendimento destas questões. Assim, a principal contribuição desta tese trata de um estudo em multirresolução de anisotropias no fluxo dos raios cósmicos detectados no Observatório Auger, com energias acima de 4×1018 eV. Para isso, medidas do espectro de potência angular foram realizadas sob nossa responsabilidade, enquanto que uma análise complementar, utilizando needlets, foi empregada por um grupo de físicos da Universidade de Aachen, Alemanha. Ainda no contexto de anisotropia, destacamos um outro estudo realizado nesta tese, no qual mostramos não haver inconsistência entre resultados obtidos em duas análises distintas, uma usando somente dados da Colaboração Auger e outra usando também dados da Colaboração Telescope Array. Adicionalmente, também descrevemos um estudo relacionado ao aprimoramento dos detectores de superfície do Observatório Pierre Auger, no qual mostramos que os tanques de radiação Cherenkov podem ser calibrados e terem sua performance avaliada com a colocação de um detector de múons sob eles. / In 2012, the beginning of this Ph.D study coincided with the celebration of the first centenary of the cosmic radiation discovery. Although our knowledge these particles has increased considerably over the last century, there are still many issues to be clarified, particularly for those with energies above 1018 eV, called ultra high energy cosmic rays. The reason for this is that the flux of these particles is extremely low, from one particle per km2 per year at 1018 eV to one particle per km2 per century at even higher energies. In order to compensate this very low flux of particles, large observatories were built in recent decades. The largest one is the Pierre Auger Observatory, focus of the studies performed in this thesis. Although the Auger Observatory, in operation since 2004, has been reporting breakthroughs with regard to ultra-high energy cosmic rays, there is still no consensus related to their sources, chemical composition, acceleration and propagation mechanisms. Particularly, the study of anisotropies in the cosmic ray arrival directions is of fundamental importance for the understanding of these issues. Thus, the main contribution of this thesis is a multi-resolution anisotropy study of the cosmic ray flux detected in the Auger Observatory with energies above 4 × 1018 eV. To this goal, the angular power spectrum were performed under our responsibility, while one additional analysis, using needlets, was used by a group from Aachen University, Germany. Still within the context of anisotropy, we reported another study of this thesis, in which it was shown that there is no inconsistency between results obtained in two different analysis, one using only data obtained by the Auger Collaboration and another one using events from Auger and Telescope Array collaborations. In addition, we also described a different study related to the upgrade of the surface detectors of the Pierre Auger Observatory, in which we showed that the water Cherenkov tanks can be studied and calibrated by placing a muon detector under them.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, we study the magnetic properties of CoFe2O4 nanoparticles dispersed in silica (SiO2) matrix. Samples were produced by the sol-gel method and synthesized at different temperatures. The average distance between the particles and thus the nature of inter-particle interactions were controlled for using different concentrations of iron and cobalt salts and the starting material tetraethylorthosilicate (TEOS). The samples were characterized by thermogravimetry (TG), X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and magnetization as a function of magnetic field and temperature. Thermogravimetric analysis showed that the weight loss increases with increasing concentration of salts in the starting solution. The results of X-ray diffraction combined with the transmission electron microscope images confirmed the presence of CoFe2O4 nanoparticles dispersed into the SiO2 matrix. Magnetization measurements showed a typical behavior generally showed by a magnetic nanoparticles system, that is, the observation of a peak in the curve FC-ZFC with a thermal hysteresis in the low temperature region. In particular, we observed a dependence of the coercive field with temperature of CoFe2O4 nanoparticles that did not follow the predictions of the model Bean-Livingston. We believe that this fact is linked more to the effect of size distribution than the possible effects of interaction between the nanoparticles. In this regard, a model considering a particle size distribution in the coercivity of nanoparticles was used. The model was able to fit the experimental data to wide temperature range. / Neste trabalho, nós estudamos as propriedades magnéticas de nanopartículas de CoFe2O4 dispersas em uma matriz de sílica (SiO2). As amostras foram produzidas através do método sol-gel para diferentes temperaturas de síntese. A distância média entre as partículas e, deste modo, a natureza das interações inter-partículas foram controladas utilizando diferentes concentrações dos sais de ferro e cobalto e do reagente de partida tetraetilortossilicato (TEOS). As amostras foram caracterizadas através de medidas de termogravimetria (TG), fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e magnetização em função do campo magnético e da temperatura. As análises termogravimétricas mostraram que a perda de massa aumenta com o aumento da concentração dos sais de partida na solução. Os resultados de difração de raios X combinados com as imagens de microscopia eletrônica de transmissão confirmaram a presença das nanopartículas de CoFe2O4 dispersas dentro da matriz de SiO2. As medidas de magnetização mostraram um comportamento típico de um sistema de nanopartículas magnéticas, ou seja, o aparecimento de um pico na curva de ZFC-FC com uma histerese térmica na região de baixas temperaturas. Em particular, nós observamos uma dependência do campo coercivo com a temperatura das nanopartículas de CoFe2O4 que não seguiu as previsões do modelo de Bean Livingston. Nós acreditamos que esse fato está ligado muito mais ao efeito da distribuição de tamanhos do que aos possíveis efeitos de interação entre as nanopartículas. Neste sentido, um modelo que considera a distribuição de tamanhos de partículas na coercividade das nanopartículas foi utilizado. O modelo foi capaz de ajustar os dados experimentais para amplo intervalo de temperatura.

The magnetic properties of materials are primarily dictated by its ion ordering which occurs by means of electrostatic exchange interaction. Many other factors are also involved such as the lattice geometry, non-magnetic ions, anisotropy, external fields, and so forth. In this work, we investigate the ferromagnetic spin 1=2 Heisenberg model within the mean field approximation as well as in the effective field framework in two distinct structures, namely, the kagome and simple cubic lattices. For the kagome structure, we applied the mean field approximation including Dzyaloshinkii-Moriya (DM) anisotropy and an external field. Then, we worked out its phase diagram on the temperature-interaction manifold and analyzed some fundamental thermodynamics properties such as magnetization and magnetic susceptibility for varying (exchange interaction parameter), anisotropy (DM), and temperature. For the simple cubic lattice, we rely on the effective-field approximation by means of the differential operator technique. In this case, we assumed the external field to follow a trimodal distribution and also added a term that accounts for the bond distribution. We then explored the resulting behavior of the phase diagrams. Our findings provide an accurate description of the magnetic behavior of real systems featuring anisotropy and similar topologies. / O magnetismo exibido pelos materiais tem como um dos requisitos físicos o ordenamento dos seus íons magnéticos que ocorre por meio de uma interação denominada de interação de troca de origem eletrostática. Muitos outros fatores influenciam fortemente no surgimento do magnetismo como a geometria da rede, presença de íons não magnéticos no cristal, presença de anisotropia, fatores externos ao material, como campos aplicados ao mesmo. Neste trabalho, obtivemos propriedades magnéticas do modelo de Heisenberg ferromagnético de spin 1=2 nas aproximações de campo médio, e de campo efetivo via operador diferencial em duas redes distintas: kagomé e cúbica simples. Para a rede tipo kagomé, a aproximação utilizada foi a de campo médio e adicionamos os termos de anisotropia de Dzyaloshinkii-Moriya (DM) e de campo externo. Nessa parte foi analisado o diagrama de fases no plano Temperatura versus interação (DM) e o comportamento das grandezas termodinâmicas como magnetização e susceptibilidade magnética sob a flutuação dos parâmetros (definido como parâmetro de troca), do termo de anisotropia (DM) e da temperatura. Para a rede cúbica simples, a abordagem foi realizada na aproximação de campo efetivo por meio da técnica do operador diferencial. Nesse contexto, adicionamos ao formalismo um termo de distribuição das ligações e uma distribuição trimodal para o campo externo e estudamos os efeitos dessas distribuições nos diagramas de fases temperatura versus campo externo e temperatura versus ligação. Com isso, obtivemos resultados que podemos considerá-los como uma boa estimativa do comportamento magnético de sistemas reais, ao quais possuem os tipos de redes considerados e que estão sob a influência dos parâmetros anisotrópicos e das distribuições consideradas.

The manufacturing of ductile materials generally inserts impurities into their microscopic composition. These impurities may detach from the surrounding matrix and even crack along progressive deformation. Due to the consequent incapacity of these undesirable particles of supporting any stress, these ductile materials are equivalently assumed to be porous. Porosity has been effectively shown to play a fundamental role in the mechanisms of ductile fracture. Many micromechanical models have been proposed since the 1970s with the aim of mathematically describing these mechanisms. Among them, the acclaimed Gurson model combines the averaging homogenization technique with the kinematic theorem of Limit Analysis to estimate the macroscopic yield criterion and porosity evolution law of porous ductile materials. However, the Gurson model and most of its extensions only account for isotropic ductile fracture. Thus, the purpose of the present work is to contribute to the conception of yield criteria for anisotropic porous ductile rupture. Three main contributions are hereby proposed by profiting from similar hypothesis to those of the Gurson model. The first contribution is the assessment of the influence of void morphology on overall yield criteria for those classes of materials. The second is the inclusion of an anisotropic yield criterion in the material matrix so that the macroscopic behavior presents matrix-induced anisotropy even for spherical cavities. The third and last advancement consists of generalizing the material matrix yield criterion of the Gurson model in order to include a linear transformation-based class of yield functions that has been widely used to represent specific high strength aluminum alloys. The results hereby presented highlight the consistency and robustness of the three formulations. Moreover, the role of the porosity on the modeling of yield behavior of aluminum alloys encourages further work regarding experimental parameter characterization. / A fabricação de materiais dúcteis insere impurezas em suas composições microscópicas. Essas impurezas podem se soltar da matriz circundante e até trincar durante um processo de deformação progressiva. Devido à consequente incapacidade destas partículas indesejáveis para suportar qualquer esforço, estes materiais dúcteis são equivalentemente assumidos como sendo porosos. Investigações experimentais têm extensamente mostrado que a porosidade desempenha um papel fundamental nos mecanismos de ruptura de materais dúcteis. Desde a década de 1970, vários modelos micromecânicos têm sido propostos para descrever esses mecanismos matematicamente. Entre eles, o célebre modelo de Gurson combina a técnica de homogeneização com o teorema cinemático da Análise Limite para estimar o critério de plastificação macroscópica e a lei de evolução da porosidade dos materiais dúcteis porosos. No entanto, o modelo de Gurson e a maioria de suas extensões consideram apenas situações de ruptura dúctil em meios isotrópos. O objetivo do presente trabalho é, portanto, contribuir para o desenvolvimento de critérios de plastificação para a ruptura dúctil de meios porosos anisotrópos. Três principais contribuições são propostas neste trabalho, as quais se valem de hipóteses semelhantes às do modelo de Gurson. A primeira contribuição é a avaliação da influência da morfologia do vazio nos critérios de plastificação macroscópica desta classe de materiais. A segunda é a inclusão de um critério de plastificação anisotrópico na representação da matriz do material, de modo que o comportamento macroscópico exiba anisotropia induzida por ela, mesmo para cavidades esféricas. O terceiro e último avanço é a generalização do critério de plasticidade da matriz de modo a incluir uma classe de funções de plastificação baseadas em transformações lineares. Esta classe de funcões tem sido amplamente utilizada com sucesso para modelar ligas de alumínio de alta resistência. Os resultados apresentados neste trabalho atestam a coerência e robustez das três formulações. Além disso, o papel da porosidade na modelagem da plasticidade das ligas de alumínio encoraja trabalhos futuros sobre a caracterização experimental de parâmetros de anisotropia.