Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8001_1.pdf: 796547 bytes, checksum: 0fb59a50ed7bf7c168b00966ecc910d5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / No presente estudo, desenvolvemos técnicas de magnetoimpedanciometria, utilizando detecção lock-in em altas frequências. Essas técnicas foram usadas para investigar as manganitas La0;7Ca0;3MnO3 e La0;6Y0;1Ca0;3MnO3. As medidas foram feitas na faixa de temperatura (T) de 50 a 300 K e em campos magnéticos (H) de até 6 T, usando corrente dc e ac no intervalo de frequência (f) de 100 kHz a 3 MHz. A partir das medidas com corrente dc, obtivemos as temperaturas de transição metal- isolante (TP ): 260 K e 167,5 K, para a amostra sem e com Y, respectivamente. A magnetorresistência (MR) máxima ocorre em TP e atinge 83% para a amostra sem Y e 91% para a amostra com Y. As medidas ac permitiram investigar tanto a parte real (resistiva) quanto a imaginária (reatância) da impedância. Nesse regime, observamos que em temperaturas muito abaixo e muito acima de TP , a contribui»c~ao dominante para a impedância é resistiva, enquanto que para temperaturas próximas a TP , a parte imaginária é não desprezível e fortemente dependente de f. A parte real da impedância apresenta um estrutura de dois picos µa medida que a frequência da corrente ac é aumentada. Este fenômeno é mais pronunciado na amostra com Y. Para a amostra sem Y a magnetoimpedância (MI) máxima ocorre próximo a TP e atinge 43% enquanto que na amostra com Y a MI máxima ocorre bem abaixo de TP e atinge 81%. Observamos ainda uma histerese em baixos campos na amostra La0;6Y0;1Ca0;3MnO3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The magnetoimpedance effect (MI) in sandwiched thin films of the FeCuNbSiB/Cu produced by Magnetron Sputtering is studied using HP4396B impedance analyzer in the frequency range 100kHz-1,8GHz. The samples were produced with an alloy with composition of Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 as the ferromagnetic and Cu on the normal metal. single and multilayer thin films were studied as well as sandwiched films using Cu as the central conductor. This configuration of samples exhibited high magnetoimpedance ratios The results were compatible with the theoretical prediction (for the effects of the increase of the conductivity due to the multilayer use for the samples sandwiched) MI ratios of 300% in the multilayer sample and 200% for the sandwiched samples are obtained, showing that the single multilayer sample is more suitable for MI sensors than sandwiched films. / Neste trabalho foi estudado o efeito magnetoimpedância (MI) em multicamadas e sanduíches de filmes finos produzidos por magnetron sputtering . Para isto foi utilizado um analisador de impedância HP4396B, que possibilita uma análise de freqüências na faixa de 100KHz-1.8GHz. Os estudos foram desenvolvidos utilizando-se uma liga a base de ferro com a composição de Fe73. 5Cu1Nb3Si13.5B9 como elemento ferromagnético e Cu com metal normal. Foram produzidos filmes mono e multicamadas de filmes finos, além de filmes na forma de sanduíches utilizando-se o Cu como elemento central simulando um fio condutor sanduichado com filmes ferromagnéticos. Esta configuração de amostra permite altas variações no efeito magnetoimpedância devido, principalmente, ao efeito magnetoindutivo. Os resultados mostraram-se compatíveis com as previsões teóricas (se considerado os efeitos dos aumentos da condutividade devido ao uso de multicamadas para as amostras sanduichadas), resultando variações percentuais da ordem de 300% para a MI nas multicamadas e 200% para os filmes sanduichados utilizando-se multicamadas como elemento ferromagnético. Com isto, provou-se que sensores baseados em multicamadas simples são mais adequados do que sensores baseados em sanduíches F/M/F.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work the behavior of the magnetoimpedance (MI) in ferromagnetic multilayered (Ni81Fe19/Cu) produced by magnetron sputtering was studied. In all measurements, the probe current was applied perpendicularly to the film surface. The MI measurements were performed in the frequency range 100kHz - 1.8GHz with an HP-4396B impedance analyzer and a specially designed sample holder. Magnetoimpedance ratios of 150% were obtained in some of the studied samples. / Neste trabalho foi estudado o comportamento da magnetoimpedância (MI) em amostras ferromagnéticas (Ni81Fe19) estruturadas em camadas intercaladas com metal normal (Cu) produzidas por magnetron sputtering com a corrente de sonda sendo aplicada perpendicularmente ao plano do filme. A faixa de freqüência usada neste trabalho foi de 100kHz a 1.8GHz num analisador de impedância modelo HP-4396B. Deste modo conseguiuse variações percentuais na MI da ordem de 150%.

Orientador: Kleber Roberto Pirota / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:29:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CostaArzuza_LuisCarlos_M.pdf: 3383467 bytes, checksum: 8fac04d42ba77c741416d15d643d402a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho visa estudar o comportamento histerético, observado a baixos campos magnéticos, do fenômeno da magnetoimpedância gigante (GMI) em fitas amorfas a base de CoFeSiB com anisotropia magnética transversal. O fenômeno da GMI consiste na variação da impedância elétrica (aproximadamente do 100%) de uma amostra magnética mole quando submetida à aplicação de campo magnético DC externo. Apesar da importância da presença de histerese na GMI, tanto do ponto de vista básico quanto do tecnológico, existem poucos estudos na literatura que visam à explicação da origem desse efeito. Desde o ponto de vista fundamental, o completo entendimento do fenômeno poderia revelar importantes aspectos envolvidos com o processo de magnetização nos materiais considerados. De um ponto de vista prático, a presença da histerese na GMI tanto pode ser desfavorável, quando pensamos na fabricação de sensores, quanto favorável, se levamos em consideração a sua possível aplicação em sistemas de memória magnética. Por outro lado, o método denominado curva de inversão da primeira ordem (first-order reversal curve, FORC, em inglês) mostra-se uma poderosa ferramenta para o estudo e compreensão de fenômenos histeréticos, principalmente da histerese magnética presente em curvas de magnetização de materiais ferromagnéticos. Tal método, fundamentado no modelo clássico de Preisach, dá importantes informações através de medidas de ciclos de histerese secundarias da curva principal. Neste trabalho utilizamos a técnica FORC para estudar o fenômeno da histerese na GMI. Utilizamos fitas amorfas de composição (CoxFe1-x)70Si12B18, com x = 0,040 e 0,045 como sistema de estudo devido a suas propriedades magnéticas moles. Tais fitas possuem 22 µm de espessura, 0,8 mm de largura e constante de anisotropia de 139 J/m3 e 145 J/m3 respetivamente. As medidas de GMI foram realizadas com um analisador de rede vetorial (vector network analizer, VNA, em inglês). Tal equipamento, combinado a um sistema de bobina e fonte de corrente, permitiu-nos fazer medidas de impedância em função da frequência (entre 10 MHz e 1 GHz) e do campo magnético aplicado (até 100 Oe). Consideramos como principal resultado deste trabalho o desenvolvimento de um método eficiente para testar e aprimorar modelos teóricos sobre a origem de tal histerese. Os resultados obtidos do comportamento histeretico no volume e na superficie, foram interpretados levando-se em conta uma estrutura magnética estática volumétrica não uniforme e ao amortecimento das paredes de domínio / Abstract: We studied the hysteretic behavior, observed at low magnetic fields, of the giant magnetoimpedance (GMI) phenomenon in CoFeSiB amorphous ribbons with transversal magnetic anisotropy. The GMI phenomenon consists in the electrical impedance variation (around 100 %) of a soft magnetic sample in the presence of an external DC magnetic field.Despite the importance of hysteresis presence in GMI from technological and basic points of view, it exists only few studies about the description of this effect. From the fundamental outlook, the complete understanding of the phenomenon could reveal important aspects involved in the magnetization process of the concerned materials. For practical applications, the hysteretic GMI can be unfavorable (for example for sensor development) or favorable (for example for magnetic storage memories). On the other side, first-order reversal curve (FORC) method is a powerful tool for the study and understanding of hysteretic phenomena, mainly for the hysteresis present in the magnetization curves of ferromagnetic materials. This method, based on the classical Preisach model, allows to extract important information through minor hysteresis loops inside the major one. In this work, we used the FORC technique to study the GMI hysteretic phenomenon. We investigated amorphous ribbons of (CoxFe1-x)70Si12B18 composition, where x = 0.040 and 0.045. Those ribbons were 2 µm thick and 0.8 mm wide. The GMI measurements were performed with a vector network analyzer (VNA). This equipment, coupled with a system of coil and power supply, allowed impedance measurements versus frequency (between 10 MHz and 1 GHz) and applied magnetic field (until 100 Oe). We consider that the main achievement of this work is the development of an efficient method allowing to test and improve theoretical models about the hysteresis origin. The obtained results were interpreted taking into account a non homogeneous static magnetic structure along the ribbon volume with domain walls damping / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientadores: Marcelo Knobel, Kleber Roberto Pirota / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-19T10:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValenzuelaAcuna_LeninaAlejandra_D.pdf: 6580739 bytes, checksum: f221d85ff3a59859f824164188637f28 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: No nosso trabalho utilizamos o fenômeno da magnetoimpedância gigante (GMI) como uma ferramenta de pesquisa na caracterização de ferromagnetos amorfos. Estes materiais são muito moles do ponto de vista magnético, o que pode servir para diversas aplicações, tais como na construção de sensores e de dispositivos de alta frequencia. Na primeira parte da tese veremos como a GMI se torna uma técnica complementar na caracterização da cristalização em materiais amorfos. Na segunda parte da tese estudamos uma fita que apresenta histerese na GMI, de modo inédito utiliza-se o método de First Order Reversal Curves (FORC), em medidas da impedância. Os resultados apresentam um comportamento complexo, para os quais estamos propondo uma interpretação particular. Os materiais que mostram este comportamento podem ser úteis nas aplicações de, por exemplo, armazenamento de informação. Inicialmente, realizamos tratamento térmico convencional e por aquecimento Joule em fitas amorfas de composição Fe86Zr7Cu1B6 fabricadas pelo método melt spinning. Quando tratadas termicamente ocorre a cristalização de partículas a-Fe, e no geral o tamanho das partículas aumenta com o aumento da magnitude do tratamento (temperatura ou corrente). Nas medidas de magnetização vemos geralmente que a coercividade apresenta baixos valores e há um endurecimento nas amostras onde se observou um aumento no tamanho dos grãos no início da cristalização. Por outro lado, a fração cristalina nas amostras tem uma tendência ao aumento com o tratamento térmico, que se reflete nas medidas de raios X e da magnetização de saturação Ms. Vimos também que as medidas de GMI em função da frequência, apresentam resultados atípicos: diferente da relação com a raiz quadrada da frequência, a GMI máxima apresenta curvas que indicam uma diminuição da resposta GMI para frequências altas. Isto foi interpretado como sendo devido à não-homogeneidade da formação dos cristais no volume das amostras. Consideramos a relação inversa do coeficiente de penetração dm com a frequência. Vemos que com o aumento da frequência diminui a região onde circula a corrente ac a qual está mais próxima à superfície, onde há partículas maiores o que deixa o material magneticamente mais duro. Na segunda parte do trabalho apresentamos uma aplicação inovadora da união da técnica de caracterização FORC com medidas de GMI. Utilizamos fitas amorfas, de composição (FexCo1-x)70Si12B18 (x = 0,045; 0,048; 0,049; 0,050) que foram fabricadas pelo método melt spinning. Nestas induziu-se anisotropia transversal por meio de tratamentos térmicos junto à aplicação de tensão. A resposta GMI apresentou um comportamento histerético, o eu nos levou a querer usar a técnica FORC para entender a causa deste. A forma de interpretação das curvas e diagramas FORC apresentou um novo desafio. Sabemos que a variação da impedância é ocasionada pela variação da permeabilidade transversal na amostra. Foi proposta a hipótese de que o processo histerético se deve a uma transformação no tipo de paredes de domínio com o campo, de modo que cada tipo de parede tem uma µt associada. Observou-se também a dependência da distribuição FORC com a frequência, anisotropia, e relativa à componente da impedância (parte real ou imaginária) / Abstract: In this work, we used the giant magnetoimpedance (GMI) effect as a research tool to characterize ferromagnetic amorphous materials. These materials have ultra-soft magnetic features, which can be useful for various applications, e.g. sensors and high frequency devices. In the first part, we will see how GMI becomes a complementary technique to characterize the crystallization in amorphous materials. In the second place, we studied a ribbon that shows hysteresis in the GMI response. The First Order Reversal Curves (FORC) method was applied in impedance measurements as a novel technique. We are proposing a particular interpretation for the complex obtained results. The applications of these materials with hysteretic behavior can be useful to magnetic recording, for example. In the first part of the work, we induced the crystallizations of a-Fe particles in amorphous ribbons of composition Fe86Zr7Cu1B6 manufactured by melt spinning method, by thermal treatment (conventional and Joule heating). In general, the size of particles increases with the temperature or current of treatment. In magnetization measurements the coercivity has usually low values. There is a hardening in samples with bigger size grains, at the beginning of crystallization. On the other hand, the crystalline fraction in the samples has a tendency to increase with thermal treatment, which is reflected in measurements of X-rays and the saturation magnetization Ms. We have also seen that the GMI measurements as a function of frequency show rather atypical results: the maximum GMI as a function of frequency shows a decrease in the GMI response to high frequencies, that differ from the relationship with the square root of frequency. This was interpreted as being due to non-homogeneity of the formation of crystals in the volume of samples. If we consider the inverse relationship of penetration coefficient with frequency dm, we can see that with the increase of frequency decreases the region where the ac current flows, which, in turn, is closer to the surface. In this region there are larger particles, making the material magnetically harder. In the second part of the work, we present an innovative application of the junction of characterization technique FORC with measurements of GMI. We use amorphous ribbons of composition (FexCo1-x)70Si12B18 (x = 0,045; 0,048; 0,049; 0,050)produced by melt spinning. A transverse anisotropy was induced by thermal treatments with the application of stress. We applied the FORC technique in order to help to understand the hysteretic behavior in the GMI response. The interpretation of the GMI curves and FORC diagrams is a new challenge. We know that the variation of impedance is caused by the change of transverse permeability sample µ t. We proposed the hypothesis that the hysteretic process is due to a change in the type of domain walls with the field, so that each type of wall has an associated µt. We also observed the dependence of the FORC distribution with frequency, anisotropy, and with the components of the impedance (real or imaginary part) / Doutorado / Doutora em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we investigated the magnetization process and the magnetoimpedance in samples exhibiting exchange bias. Ni81Fe19=Fe50Mn50=T a bilayers and multilayers where grown onto glass substrates. The exchange bias was induced during growth by a 2 kOe static magnetic field. Structural, magnetic and impedance characterization was carried out. In the hysteresis curves from all samples a shift was observed. This shifting was also observed in the magnetoimpedance curves, and it had the same magnitude observed in the magnetic hysteresis curve. This displacement caused the impedance versus magnetic field curve to be approximately linear in the region near to H = 0. It is possible to use these systems as a magnetic field sensor with a linear response. The sensitivity, defined as the rate of change of the real part of the impedance with the magnetic field, reached values above 200 m =Oe at frequencies below 1 GHz. / Neste trabalho são investigados os processos de magnetização e a magnetoimpedância em filmes com exchange bias (EB). São estudadas amostras de Ni81Fe19=Fe50Mn50=T a depositadas como bi e multi-camadas, sob substratos de vidro. O Exchange Bias foi induzido durante o crescimento das amostras através da aplicação de um campo magnético estático de 2 kOe. A caracterização estrutural das amostras foi feita através de medidas de difração de raios-x a altos ângulos, utilizando uma configuração θ 2θ. A caracterização magnética estática foi feita através de medidas de magnetização obtidas com um magnetômetro de gradiente de campo alternado. As componentes indutivas da impedância foram medidas em função da freqüência (100 MHz 3 GHz) e do campo estático (H=±200Oe). Em todas as amostras foi observado o deslocamento da curva de histerese magnética devido a ocorrência do fenômenos de Exchange Bias. Este deslocamento também é observado nas curvas de magnetoimpedância e tem mesma magnetude do observado nas curvas de histerese magnética dentro da precisão experimental que temos na medida do campo magnético. Este deslocamento faz com que a variação da impedância com o campo mangnético aplicado seja aproximadamente linear na região próxima a H = 0. Tornando o fenômeno de exchange bias um possivel aliado para a obtenção de assimetrias nas curvas de magnetoimpedância para o possível uso destes sistemas como sensores de campo magnético com resposta linear. Definindo a sensibilidade como a taxa de variação da parte real da impedância com o campo magnético, foram obtidos valores, em módulo, acima de 200m =Oe em frequências abaixo de 1 GHz.

In this work, the magnetization process and the magnetoimpedance effect in thin films with exchange bias were studied. We have investigated NiO/NiFe and NiFe/FeMn/Ta multilayer produced by magnetron sputtering on glass and Si(100) substrates, respectively. The exchange anisotropy in the NiO/NiFe samples were induced by a field cooling process, with a static magnetic field (2 kOe), from a temperature Tc > T > TN to the room temperature. In the NiFe/FeMn samples, the exchange anisotropy was induced during the deposition by application of a static magnetic field (460 Oe). The structural characterization was made by high angle x-ray diffraction in a q-2q setup and Cu-Ka radiation. The static magnetic characterization was performed by a VSM. The real and imaginary parts of the impedance were measured as a function of the current frequency (100kHz 1.8 GHz) and of the magnetic field intensity (± 300 Oe). The NiO multilayer was insensitive to the magnetoimpedance. The magnetoimpedance ratio was as large as 70 % in the NiFe/FeMn/Ta multilayer. On the other hand, the center of symmetry of the MI curves are shift of the position around H = 0 to H = Heb. The angular dependencies of the exchange bias field were calculated to prove the Mauri model to the exhange bias. The dispersion relation obtained by MI vs. f curves was fitting combined the Smit-Beljers approach to the FMR and mode s Mauri to the exchange bias. This fitting allowed that intrinsic parameters, such as the anisotropies of the system, were obtained. In summary, the MI and EB effects were grouped to origin a new magnetic system with singular magnetic characteristics. The MI curves are shift with respect to H = 0 and it allowed that the EB effect could be studied through the MI measurement. / Neste trabalho são investigados os processos de magnetização e a magnetoimpedância (MI) em filmes com exchange bias (EB). São estudados dois conjuntos de amostras: Ni50O50/Ni81Fe19 e Ni81Fe19/Fe50Mn50/Ta produzidas como bi e multi-camadas. As amostras foram produzidas por magnetron sputtering sobre substrato de vidro e Si (100), respectivamente. No primeiro caso a anisotropia de troca foi induzida após a deposição através de um processo de resfriamento em campo desde T > TN (onde TN é a temperatura de Néel do antiferromagneto) até a temperatura ambiente. No segundo caso o EB foi induzido durante o crescimento das amostras através da aplicação de um campo estático de 460 Oe. A caracterização estrutural das amostras foi feita via medidas de difração de raios-x XRD) a altos ângulos, utilizando uma configuração q-2q e radiação Cu-Ka. A caracterização magnética estática foi feita através de medidas de magnetização obtidas com um magnetômetro de amostra vibrante (VSM) que permite a aplicação de um campo em diferentes orientações em relação a uma direção de referência. As componentes resistivas e indutivas da impedância foram medidas em função da freqüência (100 kHz 1.8 GHz) e do campo estático (H = ± 300 Oe). As impedâncias das multicamadas de NiO foram praticamente insensíveis as variações de campo e de freqüência, devido principalmente as altas anisotropias e relativamente baixas espessuras destas estruturas. Variações de impedância de até 70 % foram obtidas com as multicamadas de iFe/FeMn/Ta. Além disso, as curvas de MI obtidas são inteiramente deslocadas da posição de simetria usual em torno de H = 0, para o caso de uma amostra com anisotropia uniaxial, para H = Heb (onde Heb é campo de bias obtido das curvas de magnetização estática pela medida do deslocamento do centro da curva de histerese). A dependência angular do campo de bias, em relação ao ângulo entre o campo estático (aplicado no plano do filme) e a direção preferencial da anisotropia (paralela à direção do campo de resfriamento) foi obtida. Os dados experimentais foram ajustados usando um modelo de Stoner-Wolfarth modificado pela inclusão de um temo de troca e de um termo associado à formação de uma parede de domínios no material antiferromagnético na expressão para a densidade de energia livre magnética. A relação de dispersão (fr vs. H) foi experimentalmente obtida dos espectros em freqüência da MI, os quais apresentam nítidas características associadas à ressonância ferromagnética (FMR). Do ajuste teórico da relação de dispersão utilizando a fórmula de Smit-Beljers, na qual a freqüência de ressonância é expressa em termo dos ângulos de equilíbrio da magnetização e das derivadas em segunda ordem da energia em relação a estes ângulos, parâmetros intrínsecos das amostras, tais como as anisotropias, foram estimados. Em suma, unindo o EB e a MI em um único sistema foram criadas amostras com características magnéticas singulares. As curvas de MI destas amostras são deslocadas em relação ao eixo dos valores de campo.