SILVA, George Frederick Tavares da. Método de Monte Carlo para o estudo de Sistemas Magnéticos Bidimensionais. 2008. 86 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-05T16:43:45Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_gftsilva.pdf: 4250049 bytes, checksum: 49d75b81cc9728a34ca8380fe2e06a9f (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T16:58:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_gftsilva.pdf: 4250049 bytes, checksum: 49d75b81cc9728a34ca8380fe2e06a9f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T16:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_gftsilva.pdf: 4250049 bytes, checksum: 49d75b81cc9728a34ca8380fe2e06a9f (MD5) Previous issue date: 2008 / Employing the Monte Carlo Method, studied is two-dimensional magnetic systems. The phase transition that occurs in Ising model was also investigated for the two-dimensional XY model, or also called 2D XY in the literature. There is this model an unusual transition type Kosterlitz-Thouless-Berezinskii, involving vortices of spins which unbinding in a temperature T_{KT}. However, you can see the transition without the presence of vortices for small systems as was done in this work. The implementation of the method cited in the two models will be detailed and then used in the study of magnetic bylayers systems characterized by the existence of planning ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM). They will be then reproduced through simulations, curves of magnetization in relation to the magnetic field, with the goal of find the conditions in which the phenomenon known as Exchange Bias occurs. This is because the existence of an interface FM-AFM, which will be the focus of research. / Empregando o Método de Monte Carlo, estudamos sistemas magnéticos bidimensionais. A transição de fase, que ocorre no modelo de Ising, foi também investigada para o modelo XY bidimensional, ou geralmente chamado na literatura de 2D XY. Observa-se neste modelo uma transição não-usual do tipo Kosterlitz-Thouless-Berezinskii, envolvendo vórtices de spins que se descorrelacionam em uma temperatura T_{KT}. Contudo, pode-se observar a transição sem a presença de vórtices para sistemas pequenos como foi feito neste trabalho. A implementação do método nos dois modelos citados será detalhada e posteriormente utilizada no estudo de sistemas com bicamadas magnéticas caracterizados pela existência de ordenamento ferromagnético (FM) e antiferromagnético (AFM). Serão então reproduzidas, através das simulações, curvas de magnetização em relação ao campo magnético com o objetivo de encontrar as condições nas quais o fenômeno conhecido como exchange bias ocorre. Este deve-se a existência de uma interface FM-AFM, que será o foco nas investigações.

O problema da universalidade do Efeito de Localização Fraca (ELF) juntamente com correções em ordem 1/N do modelo de Wegner [13] são estudadas em presença de campo magnético utilizando os auto- estados exatos de Landau segundo o método da referencia [6]. Inicialmente calculamos a magnetocondutividade de um gás de elétrons com massas anisotrópicas onde os potenciais espalhadores são distribuidos aleatoriamente. Posteriormente, focalizamos um sistema de duas bandas desordenado onde são permitidos espalhamentos intrabandas e interbandas. Este modelo é explorado com e sem campo magnético. Os resultados indicam que a universalidade do ELF nos modelos citados acima se mantém no limite de campo fraco , bastando redefinir uma constante de difusão e um tempo de relaxação efetivos. Num segundo momento, também calculamos correções em ordem 1/ N à magnetocondutividade no modelo de Wegner em três dimensões pelo método já citado, obtendo que a divergência no limite infravermerlho é eliminada pela presença do campo através da frequência de ciclotron. Um ponto importante a respeito deste modelo é a maneira como calculamos a magnetocondutividade dada a complexidade dos diagramas de Feynman que aparecem a ordem 1/ N neste modelo. Mostramos que , de maneira geral, existem duas formas equivalentes de calculo daquela quantidade (fórmula de Einstein e Abrikosov) . No entanto, pela estrutura de cada uma delas e sob certas circunstancias bem especificas, como por exemplo, os potenciais aleatórios serem. de contato, alguns diagramas que aparecem na expansão perturbativa de uma forma de cálculo (Einstein) , são suprimidos em outra (Abrikosov) , fato este que pode trazer simplificações, como é o caso concreto do modelo de Wegner em limite de campo fraco. Isto faz com que adotemos a fórmula de Abrikosov como estrategia de calculo da condutividade em todos os modelos estudados neste trabalho. / The problem of the universality of the weak localization Effect (WLE) and corrections in order 1/N to Wegner's model are studied in the presence of a magnetic field with a method based on Landau exact eigen-states according to the reference [6]. First , the magnetoconductivity of an anisotropic mass electron gas, in which the scatterer potentials are distributed randomly, was calculated. Second, it was studied a two band disordered system, in which intraband and interband scatterings are allowed. This model is explored with and without magnetic field. The results show that the WLE universality in the models mentioned before remains in the weak field limit, since an effective constant of difusion and an effective time of relaxation are redefined. After that , it were also calculated corrections in order 1/N to the magnetoconductivity in the Wegner's model in three dimensions with the method mentioned before that and the result was the divergence in the infra-red limit is eliminated by the field presence through the cyclotron frequency. Because the complexity of the Feynman diagrams in this model. it is important to highlight the way the magnetoconductivity was calculated. In general it was showed that there are two equivalent ways to calculate that quantity (Einstein and Abrikosov formulas) . Howewer, because of their structures and under certain specific circunstances, such as contact random potentials , some diagrarns which appear in the perturbative expansion of one kind of calculation (Einstein) are supressed in the other (Abrikosov) . This fact may offer some simplification, as it is the case in the Wegner model in weak field limit. For this, Abrikosov formula was used to calculate the conductivity in all the models studied in this thesis.

O uso de uma descrição cinética para analisar a propagação de ondas eletromagnéticas em um plasma empoeirado (dusty plasma) vem sendo desenvolvido ao longo dos últimos anos. À medida que a teoria é desenvolvida, novas aproximações são necessárias a fim de se obter resultados que descrevam melhor as observações. O objetivo de nosso trabalho é fazer um estudo a respeito das instabilidades em um plasma empoeirado, descrito por uma função de distribuição do tipo product-bi-kappa. Funções desse tipo podem ser úteis para aproximar de modo mais realista a forma das distribuições detectadas em plasmas espaciais, monitorados através de sondas e satélites. Entretanto, verifica-se que a maioria dos estudos já feitos envolvendo plasma convencional (composto de íons e elétrons, sem poeira) faziam uso de distribuições do tipo Maxwelliana e bi-Maxwelliana. Em decorrência disso, apresentamos primeiramente um amplo desenvolvimento na descrição cinética de instabilidades em plasma convencional usando distribuições do tipo product-bi-kappa, para só então prosseguir com a abordagem cinética de plasmas empoeirados, em que íons e elétrons podem ser descritos por distribuições não-térmicas do tipo product-bi-kappa. Instabilidades ion-cyclotron e ion firehose são o foco de nossos estudos. Análises numéricas a respeito da influência de anisotropias nas temperaturas de elétrons e íons nos mostraram que, com o uso de distribuições do tipo product-bi-kappa, ocorrem novas situações de instabilidades, bem como intensificação ou redução de instabilidades em situações já conhecidas como instáveis no caso de distribuições bi-Maxwellianas. Feita a análise a respeito da influência do tipo de partícula (elétrons ou íons), do tipo de anisotropia de temperatura e das relações entre as variáveis k e ? que aparecem na distribuição product-bi-kappa, iniciamos a etapa de inserção de grãos de poeira em nossa descrição e análise dessas mesmas influências em plasmas empoeirados. Nesse ponto, constatamos que o aumento da densidade numérica de particulas de poeira inseridas no plasma acarreta um enfraquecimento das instabilidades, visto através da diminuição do tamanho da região de números de onda que apresentam instabilidades e da redução das taxas de crescimento das instabilidades. / The use of a kinetic description to analyze the propagation of electromagnetic waves in a dusty plasma has been developed over the past years. As the theory is developed, new approaches are needed in order to obtain results that describe better the observations. The objective of the present work is a study regarding instabilities in a dusty plasma, with plasma particles described by a distribution function of type product-bikappa. Functions of this type may be useful to approximate more realistically the form of velocity distributions detected in space plasmas by probes and satellites. However, it is verified that the majority of the studies involving conventional plasma (consisting of ions and electrons without dust), usedMaxwellian and bi-Maxwellian distributions. Due to this reason, we start by presenting a comprehensive kinetic description of instabilities in conventional plasma, using product-bi-kappa distributions, and then proceed with a kinetic approach to the description of dusty plasmas, with ions and electrons described by the non-thermal product-bi-kappa distributions. Ion-cyclotron and ion firehose instabilities are at the focus of our studies. Numerical analyses about the influence of temperature anisotropies in electron and ion distributions have demonstrated that, with the use of product-bi-kappa distributions, new situations of instability occurr, as well as intensification or reduction of instabilities for situations which are already recognized as unstable in the case of bi-Maxwellian distributions. After analysis on the influence of the type of particle (electrons or ions), the type of temperature anisotropy and the relationship between the values of the k and ? constants which appear in the product-bi-kappadistribution, we have started to take into account the presence of dust grains in our description, and analyzed those influences in the case of dusty plasmas. At this point, we found that the increase of the number density of dust particles inserted into the plasma causes a weakening of instability, seen by decreasing size of the region of wavenumber which feature instability, and decrease of the magnitude of the growth rates of the instabilities.

Água é uma das substâncias mais abundantes da natureza e também a mais estudada pela comunidade científica, no entanto muitas das suas características ainda não são completamente explicadas. Para preencher essa lacuna muitos modelos computacionais foram propostos. Modelos que tratam a molécula como uma esfera que interage através de potenciais efetivos tem sido amplamente utilizados para simular água por serem de baixo custo computacional e, ainda assim, apresentarem anomalias semelhantes as da água. Dentre estes modelos encontra-se o modelo monomérico Lennard-Jones Gaussiana, LJG, proposto por Oliveira et. al. que consiste em partículas esfericamente simétricas interagindo através de um potencial contínuo de caroíco duro atenuado. Esse modelo apresenta anomalia na densidade, na difusão e anomalia estrutural. No entanto, a água não é esfericamente simétrica. Poderia a introdução de uma anisotropia modificar essas regiões anômalas? Para responder essa pergunta realizamos simulações de dinâmica molecular, no ensemble NVT, de um modelo composto por 250 moléculas diméricas. Cada molécula é formada por duas partículas esféricas de diâmetro ligadas rigidamente a uma distância λ=σ dos seu centros de massa e cada partícula do dímero interage com todas as outras partículas pertencentes a outros dímeros através do potencial de caroíco duro atenuado proposto por Oliveira et. al.. Mostramos que a introdução de uma pequena anisotropia aumenta as regiões de fase sólida e anômalas no diagrama de fases pressão versus temperatura. No entanto ao aumentarmos a anisotropia, ou seja, a distância entre os dímeros, essas regiões diminuem. Com o propósito de explicar esse comportamento não monotônico propomos a hipótese que a temperatura efetiva no diagrama de fases é de fato apenas devida aos graus de liberdade translacionais e que há, no nosso sistema, um desacoplamento entre os movimentos translacionais e não translacionais. Com a finalidade de confirmar tal hipótese, definimos ferramentas capazes de medir o papel dos graus de liberdade nesse efeito. Nossos resultados mostram que os diferentes graus de liberdade desempenham um papel fundamental no deslocamento das anomalias no diagrama de fases P vs T. / Water is one of the most abundant substances in nature and also the most studied by the scienti c community. However, its properties are not yet fully understood. In order to ll this gap many computational models were proposed. Models that treat the molecule as a sphere that interacts through an e ective potential have been widely used to simulate water because they are computationally cheaper and, even so,present anomalies similar to the water. Among these models there is the monomeric Lennard-Jones Gaussian, LJG, model proposed by Oliveira et. al. which consists in spherically symmetric particles interacting through a core-softened potential. This model present density, di usion and structural anomalies. However water is not spherically symmetric. Could be that the introduction of an anisotropy modi es the anomalous regions? In order to answer this question we performed molecular dynamics simulations in the NVT ensemble for a system composed by 250 dimeric molecules. Each molecule is formed by two spherically symmetric particles rigid linked at a distance λ=σ from the center of mass and each particle interacts with other particles belonging to other dimers by the potential proposed by Oliveira et. al.. We show that the introduction of anisotropy leads to a larger anomalous and solid phase regions however the increase of anisotropy shrinks those regions in the pressure versus temperature phase diagram. In order to explain this non-monotonic behavior we proposed the hypothesis that the phase diagram behavior can be explained taking into account the translational contribution to the temperature and that, in our system, there is a decoupling between translational an non-translational motions. To con rm this hypothesis we de ne tools capable of measure the role of the di erent degrees of freedom in this effect. We show that this degrees of freedom are fundamental to explain the location of the anomalies regions in the P vs T phase diagram.

As propriedades magnéticas de filmes finos que apresentam exchange bias são analisadas através do método de curvas de remanência. Trata-se de uma técnica comumente empregada no estudo de interações magnéticas em sistemas que apresentam laços de magnetização simétricos. Como o deslocamento em campo da curva de histerese é uma das principais manifestações do exchange bias, os valores das magnetizações remanentes podem ser distintos em módulo, ou até possuir o mesmo sinal, para os dois ramos da magnetização. Isto impede a aplicação direta do método. Uma adaptação é proposta aqui, e testada em uma variedade de sistemas que contêm interfaces entre materiais ferromagnéticos e antiferromagnéticos. Ela envolve a redefinição do sistema de coordenadas, e acaba gerando um aumento no número de gráficos distintos que podem ser construídos, evidenciando a assimetria intrínseca que existe entre os dois ramos da magnetização. Três tipos distintos de sistemas foram estudados, todos na forma de filmes finos depositados por desbastamento iônico. São eles: bicamadas de NiCu/IrMn, nas quais a temperatura de Curie do ferromagneto é menor que a temperatura de Néel do antiferromagneto; tricamadas de Co/Cu(tCu)/IrMn, construídas com espessuras variadas do espaçador de cobre com intuito de reduzir a interação efetiva entre o cobalto e o irídio-manganês; e amostras de CoFe/IrMn que possuem diferentes espessuras de material antiferromagnético. Curvas δ M(H) e gráficos de Henkel construídos para cada uma das amostras são apresentados, e os desvios do comportamento esperado para sistemas não-interagentes investigado, traçando um paralelo com parâmetros como o campo de exchange bias e o campo coercivo. Durante a interpretação dos dados, simulações computacionais foram implementadas na tentativa de separar as contribuições dos diferentes mecanismos que influenciam os processos de reversão da magnetização. / Magnetic properties of EB thin films are analyzed using the remanence plots method. This procedure is commonly employed to probe magnetic interactions in systems presenting symmetrical hysteresis curves. Since the field shift of the magnetization loops is one of the exchange bias manifestations, distinct remanence values might be observed for the two magnetization branches. This prevents the direct application of the method. An adaptation is proposed here, and tested in a variety of systems containing ferromagnetic/antiferromagnetic interfaces. It involves a redefinition of the coordinate system and gives rise to a number of distinct plots, revealing the intrinsic asymmetry between the two magnetization branches of exchange bias samples. Three different systems were studied, all in the form of thin films deposited via sputtering. These are: NiCu/IrMn bilayers, where the Curie temperature of the ferromagnet is lower than the Néel temperature of the antiferromagnet; Co/Cu(tCu)/IrMn trilayers, where the copper spacer thickness was varied in order to diminish the cobalt/iridium-manganese effective coupling; and CoFe/IrMn samples with different antiferromagnetic layer thickness. Henkel and δM(H) plots constructed for each sample are presented, and their deviations from the non-interacting behavior investigated, tracing a parallel with exchange bias parameters such as Heb and Hc. Computational simulations were employed aiming to discriminate contributions coming from different mechanisms that might influence the magnetization reversal.

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.

Neste trabalho são analisadas as modificações provocadas pela irradiação iônica e tratamento térmico no exchange bias (EB) e no campo coercivo (HC) em filmes finos de IrMn/NiCu e IrMn/NiFe; neste último estudou-se a influência da ordem das camadas ferromagnética (FM) e antiferromagnética (AF). As irradiações foram feitas com íons de He+, Ge+ e Ar+ a diversas fluências. Flutuações temporais do EB são estudadas no sistema IrMn/NiFe através de uma análise da evolução temporal do fenômeno em diferentes temperaturas e fluências. Observa-se um grande aumento em HC no sistema IrMn/NiCu, que não apresenta EB, quando são feitas irradiações com Ar+. Tal aumento é explicado por defeitos criados na camada FM, que podem modificar a rugosidade interfacial e favorecer a quebra do FM em domínios devido à interação com o material AF. No sistema IrMn/NiFe observam-se modificações diversas no EB e HC das amostras dependendo da ordem de deposição das camadas FM/AF. No caso em que o material AF é crescido primeiro, uma investigação profunda das modificações estruturais e magnéticas foi feita. Análises estruturais mostram que tanto a irradiação iônica quanto o tratamento térmico não provocam interdifusão significante na interface IrMn/NiFe. Por outro lado, a estrutura do IrMn revelou diferenças na amostra irradiada com íons. Com o auxílio de simulações, tal efeito foi explicado por um processo de ordenamento químico da liga IrMn, que está de acordo com o maior EB obtido. As modificações na coercividade no sistema IrMn/NiFe foram investigadas com medidas de magnetização e ressonância ferromagnética. Foi observado campo de anisotropia rodável (HRA) negativo que foi explicado considerando acoplamento interfacial antiparalelo entre os momentos rodáveis e a camada FM que em campos mais elevados se alinham paralelamente. A anticorrelação entre HC e HRA foi atribuída a mudanças na constante de anisotropia dos grãos rodáveis, que se relaciona inversamente com HRA. O estudo das mudanças temporais do EB revela que a magnetização remanente da camada ferromagnética tem um papel essencial para a evolução do EB e que efeitos de aquecimento derivados da corrente utilizada na irradiação não mudam a taxa de evolução temporal do EB. / In this work we study the modifications of the exchange bias (EB) and coercive field (HC) of IrMn/NiFe and IrMn/NiCu thin films, induced by magnetic annealing (MA) and ion bombardment (IB). The last ones were done with He+, Ge+ and Ar+ ions at several fluences. The layer deposition order, ion beam fluence and current, structural changes and magnetic dynamical effects are investigated. The increase of HC with fluence is observed for the IrMn/NiCu system much higher for Ar+ implantation. This last increase is explained considering that the deffects induced by IB in the FM material, favor the domain formation through the interaction with the AF, and the increase of interfacial roughness. The modifications of EB and HC observed on the NiFe/IrMn system vary according to the layer deposition order, where a complete magnetical and structural investigation was carried out for the sample with the AF layer grown first. Structural analysis of the NiFe/IrMn system does nor show any interdiffusion induced at the FM/AF interface by MA or IB. Nevertheless a chemical ordering process is observed for the IB samples. These last effect is in agreement with the magnetic data, taht shows higher EB for the IB samples. The coercivity modifications of the NiFe/IrMn films were investigated through hysteresis loops and ferromagnetic resonance. We observed negative rotatable anisotropy field (HRA), which is explained considering field induced flips of the rotatable grains coupling (antiparallel/ parallel). The inverse correlation between HC and HRA was explained considering the changes on the rotatable grains anisotropy constant, that relates inversely to HRA. The EB time dependence was also investigated, where it is shown that the ferromagnetic remanent magnetization plays a key role in the EB temporal evolution and that heating effects driven by irradiation current do not change the temporal drift of EB.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work a study of the exchange interaction between ferromagnetic (NiFe) and antiferromagnetic (IrMn) layers was done through structural, magnetic and electric characterization. NiFe/IrMn/Ta films were grown with different number of repetitions of this basic structure aiming to evaluate possible changes on the magnetic anisotropies presented by the samples. It was implanted in the Laboratório de Magnetismo e Materiais Magnéticos a system in order to measure the Anisotropic Magnetorresistance (AMR) as function of the applied field angle. The AMR consists in a change of the eletric resistance of a ferromagnetic material as function of the angle between the electric current and the magnetization of the material and, by this way, sensible to changes in the anisotropy presented by the samples. It is presented a simple model to calculate the AMR as function of the angle field and, by comparing with the experimental curves, to obtain the magnetic parameters who describe the system. In the model the equilibrium direction of the magnetization is obtained from the minimization of the free magnetic energy, which is given by the Zeeman, uniaxial, unidirectional and manetostatic energies. The AMR curves present an assymetry around 180 degrees when measured at fields below the bias one. According to the fittings, it was found that such assymetry can be due by a misalignment between the anisotropy axis (uniaxial and unidirectional) or by a misalignment between the measuring current and the easy magnetic axis of the samples. It was not observed, as expected, an expressive increase of the anisotropy dispersion of the uniaxial anisotropy with the increase of the number of trilayers. The same was observed with the bias and coercive fields. / Neste trabalho, o estudo da interação de troca entre as camadas ferromagnética (NiFe) e antiferromagnética (IrMn) em multicamadas foi realizado através da caracterização estrutural, magnética e de transporte elétrico. Foram crescidos filmes de NiFe/IrMn/Ta com diferentes números de repetições dessa estrutura básica com o objetivo de avaliar as possíveis modificações nas anisotropias apresentadas pelas amostras. Foi implantado no Laboratório de Magnetismo e Materiais Magnéticos (LMMM) um sistema para medidas de Magnetorresistência Anisotrópica (AMR) em função do ângulo de aplicação do campo. A AMR consiste na variação da resistência elétrica e a magnetização do material e, portanto, sensível as modificações de anisotropia nas amostras. É apresentado um modelo simples para calcular as curvas de AMR em função do ângulo do campo e, na comparação com as curvas experimentais obter os parâmetros magnéticos que descrevem o sistema. No modelo, a direção de equilíbrio da magnetização é obtida a partir da minimização da energia livre magnética, que por sua vez é dada pela soma da energia Zeeman, uniaxial, unidirecional e magnetostática. As curvas de AMR apresentam uma assimetria em torno de 180 graus quando medidas em valores de campo menores que o campo de Bias. De acordo com os ajustes, foi verificado que esta assimetria pode ser causada tanto por um desalinhamento entre os eixos de anisotropias (uniaxial ou unidirecional) como por um desalinhamento entre o eixo da corrente de medição e o eixo de fácil magnetização da amostra. Não foi observado, conforme esperado, um aumento expressivo na dispersão da anisotropia uniaxial com o aumento do número de repetições das tricamadas. O mesmo ocorrendo com os valores dos campos de Bias e coercivo.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-02-02Bitstream added on 2014-06-13T20:22:25Z : No. of bitstreams: 1 dalpai_a_dr_botfca.pdf: 1486803 bytes, checksum: b52df39020b92a64e3e55443e73fcbef (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / No presente trabalho é apresentado um modelo de correção anisotrópico para radiação difusa medida com anel de sombreamento Melo-Escobedo (ME) em função do índice de claridade (razão da radiação global pela extraterrestre). São propostos ainda dois modelos estatísticos da fração difusa isotrópica ( ) e anisotrópica ( ) em função do índice de claridade na estimativa das irradiações horária, diária e mensal. A base de dados das radiações global, direta na incidência e difusa medida pelo anel de sombreamento ME utilizada compreende o período de 1996 a 2002 monitorada pelo Laboratório de Radiometria Solar da UNESP/Botucatu/SP. O modelo de correção anisotrópico, obtido a partir das irradiâncias difusa medida pelo anel de sombreamento Melo-Escobedo (raio 40cm e largura 10cm) e medida pelo método da diferença (referência), considerou três intervalos discretos de por meio de três equações: (0 < < 0,30 - nublado); (0,30 < < 0,65 - parcialmente nublado); e (0,65 < < 1 - aberto). O modelo anisotrópico foi validado comparando-se a irradiância difusa anisotrópica estimada com a irradiância difusa de referência numa base de dados independente, mostrando bons resultados conforme os indicativos estatísticos MBE(%) = 0,25%, 0,51% e -0,38% e RMSE(%)= 5,78%, 9,83% e 12,93% para as coberturas de céu nublado, parcialmente nublado e aberto, respectivamente.... / The present work presents an anisotropic correction model as a function of the clearness index (global/extraterrestrian radiation) for the diffuse radiation measurements with the Melo-Escobedo (ME) shadowring. Two statistical estimate models for the isotropic ( ) and anisotropic ( ) diffuse fraction as a function of clearness index are also proposed to estimate the hourly, daily and monthly diffuse irradiations. The global, diffuse measured by the shadowring ME and the direct radiations measurements were provided by the Laboratory of Solar Radiometry of UNESP/Botucatu/SP in the period from 1996 to 2002. The anisotropic correction model, obtained from the comparison between the diffuse irradiance measured by the Melo-Escobedo shadowring (radius of 40cm and width of 10cm) and the diffuse irradiance measured by the difference method (reference), considered three discreet intervals, with three equations: (0 < <0,30 - cloudy); (0,30 < <0,65 - partially cloudy); and (0,65 < <1 - clear). The anisotropic correction model was validated through the comparison of the anisotropic diffuse irradiance and the reference diffuse irradiance with an independent database, showing good results according to the statistical indicators MBE (%) = 0,25%, 0,51% and -0,38% and RMSE (%) = 5,78%, 9,83% and 12,93% for cloudy, partially cloudy and clear skies, respectively. The anisotropic correction model showed to be dependent of the shadowring dimensions, and for a same radius-width relationship, the smaller radius (20cm) and width (5cm) shadowring needed smaller numeric correction than the larger ray (40cm) and width (10cm) one. The anisotropic correction model was applied in the diffuse irradiance measurements obtained with a 5 minutes frequency automated operating system. The algorithm calculated hourly, daily and monthly anisotropic diffuse irradiations and compared to the ones from the reference diffuse ...(Complete abstract, access undermentioned eletronic address).

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.