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.

Nenhuma / In this work, the strong correlation between the structural and magnetic properties in systems of reduced dimensionality is explored. Particularly, the magnetic properties of epitaxially grown ultrathin films and coupled layers, as a function of their constitution, thickness, structure and temperature, are studied. The investigated systems illustrate that perpendicular magnetic anisotropy in thin films can be achieved via tetragonal distortion or perpendicular exchange coupling. Specifically, Fe films grown on Rh(001) are examined, with emphasis both on their spin reorientation transition and on a complex magnetic structure existing at the first Fe monolayer. Contrasted to Fe/Rh(001), Ni films grown on Rh(001) and on Pd(001) are studied, highlighting the reverse spin reorientation transition and the perpendicular magnetic anisotropy originating from the large tetragonally distorted structure created by epitaxy. Concurrently, the indication of induced moments in the Pd(001) substrate in this system is also considered. Additionally, Ni films grown on Pd(001) covered with CoO antiferromagnetic layers are explored, emphasizing the effect of exchange coupling on their magnetic perpendicular anisotropy. Finally, the system consisting of a CoO single layer grown directly on Pd(001) is investigated, highlighting the indication of a ferromagnet under-layer, induced in the Pd(001) substrate by the CoO antiferromagnetic layer. / Neste trabalho, a forte correlação entre a estrutura e as propriedades magnéticas de sistemas de dimensionalidade reduzida, é explorada. Em particular, as propriedades magnéticas de filmes e camadas acopladas epitaxiais, em função de sua constituição, espessura, estrutura e temperatura são investigadas. Os sistemas investigados exemplificam que a anisotropia magnética perpendicular em filmes finos pode ser alcançada via distorção tetragonal ou pelo acoplamento de troca perpendicular. Especificamente, filmes de Fe crescidos em Rh(001) são investigados com ênfase em sua transição de reorientação de spin e em uma estrutura magnética complexa presente na primeira monocamada de Fe. Em contraste com Fe/Rh(001), filmes de Ni crescidos em Rh(001) e em Pd(001) são estudados destacando-se a transição de reorientação de spin reversa e a anisotropia magnética perpendicular, com origem na estrutura tetragonal distorcida criada por epitaxia. Concorrentemente, a indicação de momentos magnéticos induzidos no substrato de Pd(001) nesse sistema também é considerada. Além disso, filmes de Ni crescidos em Pd(001), cobertos com camadas de CoO antiferromagnéticas, são exploradas dando ênfase no efeito de acoplamento de troca em sua anisotropia magnética perpendicular. Por fim, o sistema constituído de uma camada de CoO, crescida diretamente em Pd(001), é investigado, destacando-se a indicação de uma camada ferromagnética induzida no substrato de Pd(001) pela camada antiferromagnética de CoO.

Apresentamos neste trabalho uma nova técnica de medida dos termos não-lineares do coeficiente de absorção (beta) e do índice de refração (n_2). Esta nova técnica, denominada Varredura Z de Reflexão Inclinada, aumenta a sensibilidade da Varredura Z de Reflexão em cerca de 30 vezes pelo emprego de um feixe polarizado com incidência inclinada sobre a amostra em estudo. Para uma polarização paralela ao plano de incidência, temos um máximo de sensibilidade nas proximidades do ângulo de Brewster para materiais transparentes, ou do ângulo de mínima reflexão em materiais absortivos. Conseguimos por este método medir variações do índice de refração da ordem de 10^{-4} em absorvedores saturáveis (Aluminato de Gadolínio - GdAlO_{3}:Cr^{+3}). Tais medidas não seriam possíveis sem o aumento obtido na sensibilidade e o uso de uma alta resolução no sistema de aquisição (melhor que 0,1% em intensidade). / We present in this work a new technique that we developed for the measurements of nonlinear coefficients of the absorption (beta) and from the refractive index (n_2). The use of a polarized beam in this new technique (Reflection Z-Scan with Inclined Incidence) increases the set-up sensibility of the conventional RZ-Scan measurement in 30 times. For parallel polarization of the beam to the incidence plane, we can see an increase in the measurement sensibility as the incident light angle approaches the Brewster angle for transparent materials, or the minimum reflection angle for an absorbing material. We have measured changes in the refractive index as small as 10^{-4} in saturable absorber (Gadolinium Aluminate - GdAlO_{3}:Cr^{+3}). Such measurements would not be possible without the development of the sensitivity enhancement achieved by this technique and a high amplitude resolution on the data acquisition system, as small as 0.1%.

Apresentamos neste trabalho uma nova técnica de medida dos termos não-lineares do coeficiente de absorção (beta) e do índice de refração (n_2). Esta nova técnica, denominada Varredura Z de Reflexão Inclinada, aumenta a sensibilidade da Varredura Z de Reflexão em cerca de 30 vezes pelo emprego de um feixe polarizado com incidência inclinada sobre a amostra em estudo. Para uma polarização paralela ao plano de incidência, temos um máximo de sensibilidade nas proximidades do ângulo de Brewster para materiais transparentes, ou do ângulo de mínima reflexão em materiais absortivos. Conseguimos por este método medir variações do índice de refração da ordem de 10^{-4} em absorvedores saturáveis (Aluminato de Gadolínio - GdAlO_{3}:Cr^{+3}). Tais medidas não seriam possíveis sem o aumento obtido na sensibilidade e o uso de uma alta resolução no sistema de aquisição (melhor que 0,1% em intensidade). / We present in this work a new technique that we developed for the measurements of nonlinear coefficients of the absorption (beta) and from the refractive index (n_2). The use of a polarized beam in this new technique (Reflection Z-Scan with Inclined Incidence) increases the set-up sensibility of the conventional RZ-Scan measurement in 30 times. For parallel polarization of the beam to the incidence plane, we can see an increase in the measurement sensibility as the incident light angle approaches the Brewster angle for transparent materials, or the minimum reflection angle for an absorbing material. We have measured changes in the refractive index as small as 10^{-4} in saturable absorber (Gadolinium Aluminate - GdAlO_{3}:Cr^{+3}). Such measurements would not be possible without the development of the sensitivity enhancement achieved by this technique and a high amplitude resolution on the data acquisition system, as small as 0.1%.

The Kerr effect is the rotation of the plane of polarization of a light beam during reflection on a magnetized sample. In this work we built an optical Kerr effect magnetometer Longitudinal (L-MOKE) and measured the magnetization of thin films produced by the technique of "magnetron sputtering". The magnetization measurements were in samples of permalloy (Py), iron (Fe) and a tri-layer Py/IrMn/Ta. / O efeito Kerr consiste na rotação do plano de polarização de um feixe de luz durante a reflexão sobre uma amostra magnetizada. Neste trabalho construímos um magnetômetro ótico de efeito Kerr Longitudinal (L-MOKE) e realizamos medidas de magnetização de filmes finos produzidos pela técnica de magnetron sputtering . Foram realizadas medidas de magnetização com amostras de permalloy (Py), ferro (Fe) e uma tri-camada de Py/IrMn/Ta.

Nesta tese realizamos três trabalhos que envolvem diferentes aspectos da espectroscopia resolvida no tempo. No primeiro discutimos brevemente a teoria e as principais técnicas para a caracterização de pulsos curtos. Analisamos detalhamente uma destas técnicas e propusemos modi cações que possibilitaram o barateamento dos custos da montagem e, além disso, introduziram novas características que sanaram alguns problemas que a montagem original apresentava e que também possibilitaram uma melhor caracterização da própria técnica. Descrevemos cuidadosamente as condições que devem ser satisfeitas pela geometria dos feixes e pelos componentes da montagem para obter uma caracterização correta dos pulsos curtos. Também apresentamos o procedimento de calibração do sistema. Pulsos com diferentes tempos e funções de fase foram caracterizados e os resultados foram validados por testes de con abilidade da informação recuperada. O trabalho seguinte foi o estudo da dinâmica molecular em líquidos puros e em misturas através da técnica efeito Kerr óptico resolvido no tempo, que é uma técnica do tipo bombeio e prova não ressonante, usando um sistema laser Ti:Sa ra com pulsos de 170 fs, centrados em 800 nm. As moléculas estudadas foram o dissulfeto de carbono (CS2), benzeno (C6H6), alilbenzeno (C9H10) e o poliestireno (PS). A teoria necessária para descrever os resultados medidos foi desenvolvida no regime temporal. O modelo de Debye para a relaxação difusiva da anisotropia orientacional descreve a componente de tempos longa, acima de um picosegundo. Partindo do Hamiltoniano de interação, desenvolvemos a teoria da função resposta linear, chegando a uma expressão para a relaxação da polarizabilidade anisotrópica, necessária para descrever os tempos curtos (subpicosegundos). Além disso, a passagem para o regime espectral utilizando somente dados experimentais, ou seja, sem a necessidade de levar em conta modelos especí cos, também foi discutida. Os resultados mostram que os tempos difusivos tanto nos líquidos puros quanto nas misturas seguem a equação de Debye-Stokes-Einstein que prevê um aumento deste tempo para viscosidades maiores. Os tempos curtos são analisados em termos da componente não difusiva da resposta espectral associada à dinâmica molecular. As alterações do espectro foram quanti cadas e a explicação para as mudanças observadas foi dada em termos das con gurações estruturais de interação que levam a uma alteração do potencial intermolecular dentro do qual as moléculas executam movimentos libracionais. Por último, investigamos a questão do modelamento de pulsos de luz incoerente. Para isto trabalhamos com um laser de corante banda larga sem elemento de seleção espectral intracavidade. A técnica utilizada foi o espalhamento forçado de luz ao qual foi acoplado um modelador composto por uma grade, uma lente e uma máscara que alterava a função de fase espectral relativa entre os feixes formadores da grade transiente na amostra de interesse. Realizamos uma análise detalhada desta montagem e obtivemos expressões para ajustar os dados medidos. Os resultados mostram que a função de correlação pode ser alterada de forma especí ca através da escolha de determinadas funções de fase espectrais.

O crescimento de lmes nos ferromagnéticos sobre uma superfícies vicinal induz uma anisotropia uniaxial que atua juntamente com a anisotropia magnetocrislanina. Neste estudo, lmes nos de Co foram depositados sobre Si(111) para investigar o papel dessa anisotropia nas propriedades magnéticas do lme. Os substratos foram preparados quimicamente via uma solução de NH4F e caracterizados via microscopia de força atômica. Os lmes, depositados via desbaste iônico, foram caracterizados estruturalmente via difratometria de raio-x e microscopia de tunelamento. As propriedades magnéticas foram determinadas via magnetometria a efeito Kerr magnetoóptico, onde observou-se a presen ça de uma anisotropia uniaxial dominante. Um modelo fenomelógico de reversão da magnetização via rotação coerente foi aplicado para ajustar as curvas de histerese, e as constantes de anisotropia uniaxial para cada espessura foram determinadas.

O crescimento de lmes nos ferromagnéticos sobre uma superfícies vicinal induz uma anisotropia uniaxial que atua juntamente com a anisotropia magnetocrislanina. Neste estudo, lmes nos de Co foram depositados sobre Si(111) para investigar o papel dessa anisotropia nas propriedades magnéticas do lme. Os substratos foram preparados quimicamente via uma solução de NH4F e caracterizados via microscopia de força atômica. Os lmes, depositados via desbaste iônico, foram caracterizados estruturalmente via difratometria de raio-x e microscopia de tunelamento. As propriedades magnéticas foram determinadas via magnetometria a efeito Kerr magnetoóptico, onde observou-se a presen ça de uma anisotropia uniaxial dominante. Um modelo fenomelógico de reversão da magnetização via rotação coerente foi aplicado para ajustar as curvas de histerese, e as constantes de anisotropia uniaxial para cada espessura foram determinadas.

Nesta tese realizamos três trabalhos que envolvem diferentes aspectos da espectroscopia resolvida no tempo. No primeiro discutimos brevemente a teoria e as principais técnicas para a caracterização de pulsos curtos. Analisamos detalhamente uma destas técnicas e propusemos modi cações que possibilitaram o barateamento dos custos da montagem e, além disso, introduziram novas características que sanaram alguns problemas que a montagem original apresentava e que também possibilitaram uma melhor caracterização da própria técnica. Descrevemos cuidadosamente as condições que devem ser satisfeitas pela geometria dos feixes e pelos componentes da montagem para obter uma caracterização correta dos pulsos curtos. Também apresentamos o procedimento de calibração do sistema. Pulsos com diferentes tempos e funções de fase foram caracterizados e os resultados foram validados por testes de con abilidade da informação recuperada. O trabalho seguinte foi o estudo da dinâmica molecular em líquidos puros e em misturas através da técnica efeito Kerr óptico resolvido no tempo, que é uma técnica do tipo bombeio e prova não ressonante, usando um sistema laser Ti:Sa ra com pulsos de 170 fs, centrados em 800 nm. As moléculas estudadas foram o dissulfeto de carbono (CS2), benzeno (C6H6), alilbenzeno (C9H10) e o poliestireno (PS). A teoria necessária para descrever os resultados medidos foi desenvolvida no regime temporal. O modelo de Debye para a relaxação difusiva da anisotropia orientacional descreve a componente de tempos longa, acima de um picosegundo. Partindo do Hamiltoniano de interação, desenvolvemos a teoria da função resposta linear, chegando a uma expressão para a relaxação da polarizabilidade anisotrópica, necessária para descrever os tempos curtos (subpicosegundos). Além disso, a passagem para o regime espectral utilizando somente dados experimentais, ou seja, sem a necessidade de levar em conta modelos especí cos, também foi discutida. Os resultados mostram que os tempos difusivos tanto nos líquidos puros quanto nas misturas seguem a equação de Debye-Stokes-Einstein que prevê um aumento deste tempo para viscosidades maiores. Os tempos curtos são analisados em termos da componente não difusiva da resposta espectral associada à dinâmica molecular. As alterações do espectro foram quanti cadas e a explicação para as mudanças observadas foi dada em termos das con gurações estruturais de interação que levam a uma alteração do potencial intermolecular dentro do qual as moléculas executam movimentos libracionais. Por último, investigamos a questão do modelamento de pulsos de luz incoerente. Para isto trabalhamos com um laser de corante banda larga sem elemento de seleção espectral intracavidade. A técnica utilizada foi o espalhamento forçado de luz ao qual foi acoplado um modelador composto por uma grade, uma lente e uma máscara que alterava a função de fase espectral relativa entre os feixes formadores da grade transiente na amostra de interesse. Realizamos uma análise detalhada desta montagem e obtivemos expressões para ajustar os dados medidos. Os resultados mostram que a função de correlação pode ser alterada de forma especí ca através da escolha de determinadas funções de fase espectrais.

Nesta tese realizamos três trabalhos que envolvem diferentes aspectos da espectroscopia resolvida no tempo. No primeiro discutimos brevemente a teoria e as principais técnicas para a caracterização de pulsos curtos. Analisamos detalhamente uma destas técnicas e propusemos modi cações que possibilitaram o barateamento dos custos da montagem e, além disso, introduziram novas características que sanaram alguns problemas que a montagem original apresentava e que também possibilitaram uma melhor caracterização da própria técnica. Descrevemos cuidadosamente as condições que devem ser satisfeitas pela geometria dos feixes e pelos componentes da montagem para obter uma caracterização correta dos pulsos curtos. Também apresentamos o procedimento de calibração do sistema. Pulsos com diferentes tempos e funções de fase foram caracterizados e os resultados foram validados por testes de con abilidade da informação recuperada. O trabalho seguinte foi o estudo da dinâmica molecular em líquidos puros e em misturas através da técnica efeito Kerr óptico resolvido no tempo, que é uma técnica do tipo bombeio e prova não ressonante, usando um sistema laser Ti:Sa ra com pulsos de 170 fs, centrados em 800 nm. As moléculas estudadas foram o dissulfeto de carbono (CS2), benzeno (C6H6), alilbenzeno (C9H10) e o poliestireno (PS). A teoria necessária para descrever os resultados medidos foi desenvolvida no regime temporal. O modelo de Debye para a relaxação difusiva da anisotropia orientacional descreve a componente de tempos longa, acima de um picosegundo. Partindo do Hamiltoniano de interação, desenvolvemos a teoria da função resposta linear, chegando a uma expressão para a relaxação da polarizabilidade anisotrópica, necessária para descrever os tempos curtos (subpicosegundos). Além disso, a passagem para o regime espectral utilizando somente dados experimentais, ou seja, sem a necessidade de levar em conta modelos especí cos, também foi discutida. Os resultados mostram que os tempos difusivos tanto nos líquidos puros quanto nas misturas seguem a equação de Debye-Stokes-Einstein que prevê um aumento deste tempo para viscosidades maiores. Os tempos curtos são analisados em termos da componente não difusiva da resposta espectral associada à dinâmica molecular. As alterações do espectro foram quanti cadas e a explicação para as mudanças observadas foi dada em termos das con gurações estruturais de interação que levam a uma alteração do potencial intermolecular dentro do qual as moléculas executam movimentos libracionais. Por último, investigamos a questão do modelamento de pulsos de luz incoerente. Para isto trabalhamos com um laser de corante banda larga sem elemento de seleção espectral intracavidade. A técnica utilizada foi o espalhamento forçado de luz ao qual foi acoplado um modelador composto por uma grade, uma lente e uma máscara que alterava a função de fase espectral relativa entre os feixes formadores da grade transiente na amostra de interesse. Realizamos uma análise detalhada desta montagem e obtivemos expressões para ajustar os dados medidos. Os resultados mostram que a função de correlação pode ser alterada de forma especí ca através da escolha de determinadas funções de fase espectrais.