Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Glass covered microwires are materials with soft magnetic properties suitable to several technological applications, specially in magnetic sensors. The main feature of these wires, with negative magnetostriction, it is the magnetic domain structure, which are studied in several research centers. In this work it was developed an AC susceptometer capable to operate at room temperature at different applied fields and stress and another one to operate in cryogenic temperatures. The AC susceptibility technique carry out information either about the dynamic magnetic processes as the dissipative one that occur into the samples. In particular, microwires samples with nominal composition of Co68.25Fe4.25Si12.5B15 were studied. These Co-rich microwires exhibit the bamboo-like domain structure, meaning an axially magnetized core surrounded by a circumferentially magnetized shell. The AC susceptibility study on these samples give us information as, for example, that with the increase of the applies stress, there is an increase of the volume of the circumferentially magnetized shell at expenses of the inner core volume. It was also verified that, the magnetic behavior with the reduction of the temperature is similar to that observed when the microwires are axially stressed. This fact is due to the competition between the maganetoelastic and magnetostatic energies. / Microfios amorfos recobertos por vidro são materiais com propriedades magnéticas macias adequadas para várias aplicações tecnológicas, especialmente sensores magnéticos. Uma das principais características desses microfios com magnetostricção negativa é a sua estrutura de domínios magnéticos, que é alvo de diversos estudos em centros de pesquisa pelo mundo. Nesse trabalho foi desenvolvido e construído um susceptômetro para medidas de susceptibilidade magnética AC em temperatura ambiente e um outro para operar em temperaturas criogênicas. Para o caso de materiais magnéticos, a técnica de susceptibilidade AC traz informações de relevância sobre os processos de magnetização, como a dinâmica dos momentos magnéticos e processos dissipativos que ocorrem no interior da amostra. Em particular, foram estudadas amostras de microfios amorfos recobertos por vidro com composição nominal de Co68.25Fe4.25Si12.5B15. Esses microfios amorfos ricos em cobalto exibem uma estrutura de domínios magnéticos denominada como bamboo, estrutura essa que corresponde a um núcleo magnetizado longitudinalmente envolto por um domínios magnetizados circunferencialmente. O estudo da susceptibilidade magnética trouxe informações de relevância sobre essas amostras, onde conseguimos constatar principalmente que com o aumento da tensão mecânica externa, há um aumento volumétrico dos domínios com magnetização circunferencial as custas do volume do núcleo magnetizado axialmente. Verificou-se ainda com esse estudo, que esses microfios exibem um comportamento magnético em função da temperatura muito parecido com o comportamento magnético frente a tensão mecânica externa. Isso é fruto de uma competição entre as energias magnetoelástica e magnetostática, que são as principais energias envolvidas nesses materiais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Amorphous glass-coated microwires are materials with soft magnetic properties suitable for various technological applications, mainly magnetic sensors. One of the outstanding properties of microwires with positive magnetostriction is the magnetic bi-stability, that means, the inversion of the magnetization is done by one magnetic domain wall displacement along the wire. In this work it was developed a system to determine the domain wall speed in microwires and studied its dynamic. Particularly, were studied the relation between domain wall speed, magnetic field and magnetoelastic anisotropy in Fe77;5Si7;5B15 microwires. It has been verified that the main source of domain wall damping is the eddy-currents and spin relaxation, both with a strong relation with the magnetoelastic energy. The magnetoelastic energy is changed by the axial applied stress which, by its time, modifies the damping mechanisms. It was also verified that the domain wall damping present different behavior at low (mainly eddy-currents) and high applied stress (spin relaxation). / Microfios amorfos recobertos por vidro são materiais com propriedades magnéticas macias adequadas para várias aplicações tecnológicas, especialmente sensores magnéticos. Uma das propriedades interessantes dos microfios com magnetostricção positiva é a biestabilidade magnética, cuja inversão da magnetização se dá pela propagação de uma parede de domínio ao longo do material. Nesse trabalho foi desenvolvido um sistema para a determinação da velocidade de uma parede de domínio em microfios e estudada a dinâmica dessa parede. Em particular, foram estudadas as relações entre velocidade da parede de domínio, campo magnético e anisotropia magnetoelástica em microfios amorfos com composição nominal de Fe77;5Si7;5B15. Verificouse que os principais mecanismos de amortecimento das paredes de domínio têm origem nas microcorrentes de Foucault (eddy-currents) e na relaxação de spins, ambas com forte dependência da energia magnetoelástica. A energia magnetoelástica varia com a aplicação de uma tensão axial ao fio influenciando os mecanismos de amortecimento. Verificou-se também que a variação do amortecimento efetivo das paredes de domínio com a tensão tem comportamentos distintos a baixas (eddy-currents) e altas tensões aplicadas (relaxação de spin).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work is dedicated to investigate the spin relaxation in amorphous CoFeSiB glass-covered microwires and multilayered films of Permalloy/Cu. The microwires samples were Joule annealed and axially stressed in order to evaluate the modifications in the damping mechanisms due to the stress induced anisotropy. In the films we were interested in the observation of the modifications in the damping mechanisms imposed by the number of interfaces in the samples. We were able to identify the main damping mechanisms responsible for the spin relaxation in these materials by ferromagnetic resonance experiments. In order to explain the ferromagnetic resonance linewidth, we considered the extrinsic magnetic relaxation mechanisms in addition to the intrinsic Gilbert damping term, the intrinsic one. The extrinsic magnetic relaxation takes in to account the broadening induced by the magnetic inhomogeneities and is consistent with the two-magnon scattering model and anisotropy dispersions. The contribution from the intrinsic magnetization relaxation is constant in both systems of samples and is not sensible neither to Joule annealing and applied stress in microwires, nor to the increasing of the bilayers number in the films. The extrinsic contribution is very sensible to the anisotropy induction and is a signature of magnetic and structural inhomogeneities. / Este trabalho é dedicado ao estudo da relaxação de spin em microfios amorfos recobertos por vidro com composição nominal de CoFeSiB e em filmes multicamadas de Permalloy/Cu. Nos microfios, avaliamos o efeito da indução de anisotropia pela aplicação de tensão mecânica e o efeito do alívio de tensões internas promovido por tratamento térmico aos mecanismos de amortecimento responsáveis pela relaxação de spin. Nos filmes, avaliamos as modificações impostas aos mecanismos de amortecimento quando variamos o número de bicamadas. Identificamos e quantificamos os principais mecanismos responsáveis pela relaxação magnética, através da investigação da largura de linha de ressonância ferromagnética. Para explicar as larguras de linha de ressonância ferromagnética observadas consideramos como mecanismo intrínseco o mecanismo de amortecimento de Gilbert. Como mecanismos extrínsecos consideramos o alargamento da linha de ressonância devido a inomogeneidades magnéticas, consistente com o modelo de espalhamento de mágnons e com a presença de dispersões na anisotropia. O termo intrínseco de relaxação é constante em ambos os conjuntos de amostras estudados, não variando com o tratamento térmico ou tensão aplicada, no caso dos microfios, nem com o aumento do número de bicamadas, no caso dos filmes. A contribuição extrínseca de amortecimento mostrou-se bastante sensível à indução de anisotropias e é uma assinatura das inomogeneidades estruturais e magnéticas presentes nas amostras.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The possibility of exploring the magnetic properties of amorphous microwires in technological applications has attracted the attention of the scientific community in the last years. Beyond, the magnetoimpedance effect has been established as a powerful tool to study these properties. In this work we show a study of the magnetic properties of Joule heated glasscovered amorphous microwires, CoFeSiB, under applied stress. The stress modifies the anisotropy and the domain structure of the sample being studied by the magnetoimpedance measurements and the FMR dispersion relations. It was established a method to determine the permeability from the magnetoimpedance measurements, valid for a wide frequency range. From the study of the permeability curves parameters associated to the domain walls dynamic can be determined. From the FMR dispersion relations, the value and the direction of the transverse anisotropy field, as well as an estimative of the magnetic domain structure in these microwires were obtained. It can be concluded that the longitudinal anisotropy has the main role in the magnetic behavior of the microwire without stress. Also, it was verified the presence of an inner core with longitudinal anisotropy surrounded by an outer shell with circumferential anisotropy under applied stress. These magnetic configurations can be explained in terms of the frozen stress in the production process of the wire and the additional applied stress. / A possibilidade de explorar as propriedades magnéticas de microfios amorfos em aplicações tecnológicas tem atraído a atenção da comunidade científica nos últimos anos. Além disso, a magnetoimpedância foi estabelecida como uma ferramenta poderosa para estudar estas propriedades. Neste trabalho apresentamos um estudo das propriedades magnéticas de microfios amorfos, CoFeSiB, recobertos por vidro, tratados termicamente e sob aplicação de tensão. A tensão modifica a anisotropia e a estrutura de domínios presente na amostra de tal maneira que podem ser estudadas a partir das medidas de magnetoimpedância e da relação de dispersão de FMR (Ressonância Ferromagnética) extraída delas. Foi estabelecido um método para a determinação da permeabilidade a partir de medidas de magnetoimpedância, válido para uma ampla faixa de freqüências. A partir do estudo dessas curvas de permeabilidade pode-se determinar, por exemplo, parâmetros relativos à dinâmica de paredes de domínios. Do ajuste das relações de dispersão de FMR foram obtidos o valor e a orientação do campo de anisotropia transversal, bem como uma estimativa da estrutura de domínios dos microfios. Destes estudos, concluiu-se que a anisotropia longitudinal domina o comportamento magnético do microfio sem aplicação de tensão. Aplicando-se tensão aos microfios, verificou-se a presença de um núcleo interno com anisotropia longitudinal envolto por uma casca externa com anisotropia circunferencial. Estas configurações magnéticas podem ser explicadas em termos da tensão residual que surge no processo de produção do fio e da tensão adicional aplicada.

Magnetoimpedance has been proved to be an excellent tool to study the magnetization dynamics and the ferromagnetic resonance (FMR) linewidth provides a convenient way for measuring damping parameters in magnetic materials. The FMR linewidth depends on intrinsic magnetic damping and additional magnetic inhomogeneities, but complete understanding of the origin of these damping parameters is still unaccomplished. Besides the fundamental physics interest, the study of damping term and magnetization dynamics is very important for the development of any device which has its physical effect associated with the reversal of magnetization. Furthermore, the FMR linewidth is a very sensitive way to study the structural quality of magnetic samples, in both bulk and thin film geometries. In this work the magnetic relaxation of CoFeSiB glass-covered microwire was investigated by ferromagnetic resonance (FMR) linewidth measurements. We have identified the main damping mechanisms and quantified these damping terms, showing the effect of annealing temperature to them. The study have shown that there are three main damping mechanisms responsible for the FMR linewidth, the Gilbert damping parameter, a damping mechanism due to anisotropy dispersions and two-magnon scattering. The Gilbert damping parameter is almost constant and not influenced by the annealing. The FMR linewidth is very sensitive to anisotropy dispersions and this mechanism has a great contribution to the magnetic relaxation. The two-magnon scattering is an assignment of the inhomogeneities present in the samples and its contribution to the FMR linewidth decrease with the annealing temperature until a critical value, as a result of a decrease of inhomogeneities due to a reduction of the internal stress level. A further increase in the annealing temperature produces an increase in the two-magnon scattering contribution which is an indication of the growing of nanocrystals acting as scattering centers to the spin waves. / Magnetoimpedância tem provado ser uma excelente ferramenta para estudar a dinâmica de magnetização e a largura de linha da ressonância ferromagnética (FMR) fornece uma maneira conveniente para medir parâmetros de amortecimento em materiais magnéticos. A largura de linha FMR depende do amortecimento magnético intrínseco e adicionais inomogeneidades magnéticas, mas o completo entendimento da origem destes parâmetros de amortecimento ainda está inacabado. Além do interesse da física fundamental, o estudo da dinâmica de amortecimento e magnetização é muito importante para o desenvolvimento de qualquer dispositivo que tem seu efeito físico associado com a inversão da magnetização. Além disso, a largura de linha FMR é uma forma muito sensível para estudar a qualidade estrutural de amostras magnéticas. Neste trabalho é apresentado um estudo da relaxação magnética de microfios amorfos de CoFeSiB recobertos por vidro, mostrando o efeito da temperatura de recozimento sobre as propriedades magnéticas do microfio. Foram identificados e quantificados os principais mecanismos de amortecimento, mostrando o efeito da temperatura de recozimento para eles. Os estudos mostraram que existem três principais mecanismos de amortecimento responsável pela largura de linha FMR: o parâmetro de amortecimento de Gilbert; um mecanismo de amortecimento devido à dispersões na anisotropia; e o amortecimento devido ao espalhamento de magnons. O parâmetro de amortecimento de Gilbert é quase constante e não influenciado pelo recozimento. A largura de linha FMR é muito sensível a dispersões da anisotropia e esse mecanismo tem uma grande contribuição para o relaxamento magnético. A dispersão de magnons é uma atribuição de inomogeneidades presentes nas amostras e tem contribuição para a diminuição da largura de linha com a temperatura de recozimento até um valor crítico, como resultado de uma diminuição de inomogeneidades devido a uma redução do nível de estresse interno. Um aumento na temperatura de recozimento produz um aumento na contribuição de espalhamento dos magnons, que é uma indicação do crescimento de nanocristais atuando como centros de dispersão para as ondas de spin.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, we have measured the domain wall velocity in the low field regime and studied the domain wall dynamics in Joule-annealed amorphous glass-covered microwires with positive magnetostriction. Such microwires are known to present magnetic bi-stability when axially magnetized. In order to measure of the single domain wall dynamics under different conditions, an electrical current was applied to the wire simultaneously to the mechanical stress and driving magnetic field. We have observed that the applied stress decreases the domain wall mobility. When the dc current is applied to the sample, an increase or a decrease is observed on the axial domain wall mobility, depending on the current direction. When we have treated the orthogonal motion of the domain wall, the current influence is not detected. On the other hand, it was verified a modification on the domain wall length. It was also observed a change in the domain wall shape from conical to parabolic one. These results are explained in terms of the change in the magnetic energy promoted by the additional Oersted field which, by its time, modifies the length and shape of the conical domain wall, in such a way that the orthogonal domain wall velocity is not changed by the applied current. / Nesse trabalho, foi medida a velocidade de paredes de domínios em regime de baixos campos e estudada a dinâmica dessas paredes em microfios amorfos recobertos por vidros com magnetostricção positiva tratados via efeito Joule. Tais microfios são conhecidos por apresentar biestabilidade magnética quando axialmente magnetizados. A fim avaliar a dinâmica de uma única parede de domínio sob diferentes condições, corrente elétrica DC foi aplicada simultaneamente a tensões mecânicas e campo magnético externo. Foi verificado que quando uma tensão mecânica externa é aplicada, a mobilidade da parede de domínio diminui. Já quando a corrente foi aplicada na amostra, um aumento ou decréscimo da mobilidade axial da parede foi observado, dependendo do sentido da corrente aplicada. Quando foi tratado da velocidade ortogonal da parede de domínio, não foi observada influência da corrente. Por outro lado, foi verificado uma modificação no comprimento da parede de domínios. Além disto, foi observado uma mudança na forma da parede de domínio, passando de um formato cônico para parabólico. Os resultados são explicados em termos da mudança na energia magnética promovida pelo campo de Oersted, gerado pela corrente aplicada, que por sua vez modifica o comprimento e a forma da parede de domínio sem que a velocidade ortogonal da parede de domínio seja alterada pela corrente aplicada.