Made available in DSpace on 2018-08-01T22:29:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6392_.pdf: 2905043 bytes, checksum: 3988ae1e3cd83df2afe7a8edc40dcf3c (MD5) Previous issue date: 2013-03-12 / Crescemos epitaxialmente filmes do tipo MgO[001]/Cr/Ag/Fe/Mn/Co/Si por MBE para estudarmos os efeitos da variação da espessura da camada de Mn sobre o ângulo de acoplamento magnético das camadas de Fe-ccc e Co-ccc separadas pela fase metaestável de Mn-ccc. Investigamos o crescimento epitaxial das camadas e suas rugosidades interfaciais (estrutural e/ou química) através das técnicas de difração por reflexão de elétrons de altas energias, refletividade de raios-X (difração em baixos ângulos - 2&#952; < 10º) e de espectroscopia Mössbauer por elétrons de conversão [camada de 1nm de 57Fe depositada na interface Fe/Mn]. Investigamos as propriedades magnéticas volumétricas por meio da magnetometria de amostra vibrante (VSM) e da ressonância ferromagnética (FMR). Com relação aos métodos aplicados para obtenção de informações interfaciais, observamos o crescimento epitaxial de quase todas as camadas, exceto a de Co onde não conseguimos obter diretamente as informações nas amostras estudadas. Particularmente, observamos que a camada de Mn sempre cresce epitaxialmente para espessuras menores do que 1,16 nm e para espessuras maiores pode haver continuidade do crescimento epitaxial ou ocorrer uma transição de fase para a estrutura cristalina mais estável a 300 K que é a fase &#945;-Mn. Além disso, observamos que há um aumento na rugosidade com o aumento da espessura de Mn (visto por redução da intensidade do sinal de RHEED e por cálculos das curvas de refletividade). Particularmente com medidas Mössbauer, demonstramos que há duas frações: uma não afetada pela interface (com propriedades do &#945;-Fe) e outra afetada ou pela redução no número de coordenação de Fe ou pela vizinhança do Mn. Para ambas as frações, os momentos magnéticos dos átomos de Fe estão no plano do filme, medidos pela razão de intensidade I23 dos espectros que está próxima do valor 4 (incidência da radiação gama perpendicular ao plano do filme). Da caracterização magnética de volume (FMR e VSM), constatamos que as camadas de Fe e Co acoplam-se não colinearmente entre si e este acoplamento varia em valor à medida que a espessura da camada de Mn é aumentada. Determinamos também as anisotropias magnéticas das camadas de Fe-ccc e Co-ccc, sendo que a anisotropia magnética do Co é 10% superior a do Fe. Em geral, os resultados indicam que não houve variação substancial na rugosidade interfacial Fe/Mn, mas pouco se sabe sobre o que ocorre na interface Mn/Co, consequentemente as flutuações nos ângulos de acoplamentos entre Fe e Co ainda necessitam de investigações, já que não podem ser atribuída puramente a estrutura de mola magnética que poderia desenvolver o Mn-ccc através do acoplamento entre as camadas de Fe e Co.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de mestrado. Engenharia Civil (Especialização em Construção de Edifícios). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Orientador: Edson Correa da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-01T14:06:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Romano_JoseAlexandre_D.pdf: 1489878 bytes, checksum: 9e0c9d915c37babfe5e8ef32ccea9623 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O tema central desta tese é o estudo de propriedades magnéticas de multicamadas ultrafinas (ML¿s) de Co/Pd usando a técnica da ressonância ferromagnética (FMR). O trabalho é motivado pela busca de um entendimento dos mecanismos que ocorrem em sistemas de multicamadas magnéticas metálicas causando um aumento da anisotropia magnética. Quando a espessura da camada de Co é de apenas algumas camadas atômicas, a elevada anisotropia faz com que a magnetização seja perpendicular ao plano do filme. O aumento desta anisotropia pode ser explicado, em alguns casos, pelo modelo sugerido por Néel o qual atribui sua elevação à assimetria nas vizinhanças de um átomo na superfície da camada magnética. Também já foi observado que a energia magnetoelástica, dependendo da mistura dos átomos nas interfaces e da espessura da camada de Co, pode contribuir para esta anisotropia. Entretanto, esta é uma questão aberta e a origem microscópica da anisotropia de superfície, ou de interface, ainda não é clara. No sentido de contribuir para o entendimento destas questões, estudamos amostras com camadas de Co de diferentes de espessuras e determinamos as contribuições de volume e de interface para a energia de anisotropia. Um conjunto das amostras sofreu implantação de íons Ar + a diferentes dosagens (1x1013 a 7.5x1014 íons/cm2 ) com o objetivo de modificar gradativamente as interfaces com relação rugosidade e interdifusão entre os átomos de Co e Pd e, desta forma afetar a anisotropia de interface. Outro conjunto sofreu tratamento térmico, a diferentes temperaturas, a fim de determinarmos sua influência na anisotropia magnética. Através da análise da largura de linha dos espectros de FMR, fomos capazes de fazer uma abordagem qualitativa das interações entre as camadas de Co e da homogeneidade das amostras. Analisamos também a influência do substrato, vidro ou silício, na anisotropia magnética e na homogeneidade e qualidade dos filmes. Estudamos ainda com a FMR outros modos de ressonância que aparecem nestes sistemas, alguns cuja origem é atribuída a interações entre as camadas de Co, e outro cuja origem ainda não é bem entendida. Além da FMR, utilizamos também VSM (vibrating sample magnetometer), e SMOKE (surface magneto-optic Kerr effect) como técnicas subsidiárias / Abstract: The central theme of this thesis is the study of magnetic properties of ultrathin multilayers (ML's) of Co/Pd using the ferromagnetic resonance technique (FMR). The work is motivated by the search of a better understanding of the mechanisms that occurs in the metallic magnetic multilayers systems that causes an increase on the magnetic anisotropy. When the thickness of the Co layer is just a few atomic layers, the high anisotropy even causes the magnetization to be perpendicular to the plane of the film. The increase of this anisotropy can be explained, in some cases, using the model suggested by Néel which attributes this increase to the asymmetry in the neighborhood of the atoms at the surface of the magnetic layer. It was already observed that the magnetoelastic energy, depending on the mixture of the atoms at the interfaces and of the thickness of the Co layer, can contribute to this interface anisotropy. However, this is an open question and the microscopic origin of the surface anisotropy, or interface anisotropy, is still not clear. With the purpose to colaborate with the clarification of these questions, we studied samples with different thicknesses of the Co layer and we determined the volume and interface contributions to the anisotropy energy. A set of samples were submitted to Ar + ion implantation at different doses (1x1013 to 7.5x1014 íons/cm2 ). The objective is to modify gradually the interfaces with respect to the rugosity and interdiffusion between the Co and Pd atoms and, in this way, to affect the interface anisotropy. Another set was heat treated in several temperatures, in order to determine its influence on the magnetic anisotropy. Using the FMR line-width results we were able to make a qualitative description of the interactions among the Co layers and of the homogeneity of the samples. We have also analyzed the influence of the substrate, either glass or silicon, on the magnetic anisotropy and on the homogeneity and quality of the films. Other FMR resonance modes were observed in our ML¿s systems. We attributed some of them to interactions between the Co layers. However there is still one mode whose origin is not well understood. Besides the FMR technique, we also used VSM (vibrating sample magnetometer), and SMOKE (surface magneto-optic Kerr effect) as subsidiary techniques / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2015-03-03T15:16:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IsaiasPC_TESE_1-84.pdf: 2809180 bytes, checksum: b5296d8a5c3a25f026f9c70b69fdb531 (MD5) Previous issue date: 2010-12-16 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In this thesis, we investigated the magnonic and photonic structures that exhibit the so-called deterministic disorder. Speci cally, we studied the effects of the quasiperiodicity, associated with an internal structural symmetry, called mirror symmetry, on the spectra of photonics and magnonics multilayer. The quasiperiodicity is introduced when stacked layers following the so-called substitutional sequences. The three sequences used here were the Fibonacci sequence, Thue-Morse and double-period, all with mirror symmetry. Aiming to study the propagation of light waves in multilayer photonic, and spin waves propagation in multilayer magnonic, we use a theoretical model based on transfer matrix treatment. For the propagation of light waves, we present numerical results that show that the quasiperiodicity associated with a mirror symmetry greatly increases the intensity of transmission and the transmission spectra exhibit a pro le self-similar. The return map plotted for this system show that the presence of internal symmetry does not alter the pattern of Fibonacci maps when compared with the case without symmetry. But when comparing the maps of Thue-Morse and double-time sequences with their case without the symmetry mirror, is evident the change in the pro le of the maps. For magnetic multilayers, we work with two di erent systems, multilayer composed of a metamagnetic material and a non-magnetic material, and multilayers composed of two cubic Heisenberg ferromagnets. In the rst case, our calculations are carried out in the magnetostatic regime and calculate the dispersion relation of spin waves for the metamgnetic material considered FeBr2. We show the e ect of mirror symmetry in the spectra of spin waves, and made the analysis of the location of bulk bands and the scaling laws between the full width of the bands allowed and the number of layers of unit cell. Finally, we calculate the transmission spectra of spin waves in quasiperiodic multilayers consisting of Heisenberg ferromagnets. The transmission spectra exhibit self-similar patterns, with regions of scaling well-de ned in frequency and the return maps indicates only dependence of the particular sequence used in the construction of the multilayer / Nesta tese, investigamos as estruturas fot?nicas e magn?nicas que apresentam desordem determin?stica. Especificamente, estudamos os efeitos da quasiperiodicidade associada com uma simetria interna estrutural, a chamada simetria espelho, sobre os espectros de multicamadas quasiperi?dicas fot?nicas e magn?nicas. A quasiperiodicidade ? introduzida quando arranjamos as camadas que comp?em a multicamada seguindo as chamadas seq??ncias substitucionais. As tr?s seq??ncias usadas aqui foram a seq??ncia de Fibonacci, Thue-Morse e per?odo duplo, todas com simetria espelho. Com o objetivo de estudar a propaga??o de ondas de luz nas multicamadas fot?nicas, e a propaga??o das ondas de spin nas multicamadas magn?nicas, usamos um modelo te?rico baseado no tratamento da matriz transfer?ncia. Para a propaga??o das ondas de luz, apresentamos resultados num?ricos que mostram que a quasiperiodicidade associada com uma simetria espelho aumenta consideravelmente a intensidade da transmiss?o, com os espectros de transmiss?o exibindo um perfil autosimilar. Os mapas de retorno tra?ados para esse sistema mostram que a presen?a da simetria interna n?o altera o padr?o dos mapas para o caso Fibonacci, quando comparado com o caso sem simetria. Mas quando comparamos os mapas das seq??ncias de Thue-Morse e per?odo duplo, com os respectivos caso sem simetria espelho, fica evidente que a simetria altera o perfil dos mapas. Para as multicamadas magn?ticas, trabalhamos com dois sistemas diferentes: multicamadas compostas de um metamagneto e um material n?o magn?tico, e multicamadas compostas de dois ferromagnetos c?bicos de Heisenberg. No primeiro caso, os c?lculos foram realizados no regime magnetost?tico e calculamos a rela??o de dispers?o das ondas de spin para o material metamagn?tico FeBr2. Mostramos o efeito da simetria espelho nos espectros das ondas de spin, e fizemos a an?lise da localiza??o das bandas de volume, e das leis de escala entre a largura total das bandas permitidas e o n?mero de camadas que comp?em a c?lula unit?ria. Finalizando, calculamos os espectros de transmiss?o das ondas de spin nas multicamadas quasiperi?dicas formadas por ferromagnetos de Heisenberg. Os espectros de transmiss?o exibem padr?es auto-similares, com regi?es de escalonamento bem definidas em freq??ncia, e os mapas de retorno indicam depend?ncia somente da seq??ncia particular usada na constru??o da multicamada

New restrictions and regulations regarding internal combustion engines introduced severe mechanical and thermo-mechanical loads on engine parts, mostly on piston rings, leading to high wear and premature damage, thus causing oil leakage into the combustion chamber and increasing emissions. One of the most viable solutions to overcome these issues is the use of coatings to change surface properties. Coatings produced by High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) and Direct Current Magnetron Sputtering (dcMS) have shown promising results to form dense coatings with high hardness and high wear resistance. Those properties can be further enhanced by using a periodic structure in the form of multilayers of different materials. In this study, we proposed a hybrid process with HiPIMS and dcMS to produce multilayer coatings of CrN and CrAlN. Different target combinations and negative substrate bias were studied. Furthermore, the base layer influence and an evaluation of the periodicity effects were presented. Structure and morphology of the coatings were characterized with X-Ray Diffraction, Scanning Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy. Meanwhile, instrumented nanohardness, corrosion and wear tests were performed to characterize mechanical, electrochemical and tribological properties. Results showed that the choice of target combination and bias values are fundamental for enhancing mechanical and tribological properties. On the other hand, we found no evidence of superlattice hardening when changing periodicity but an increase in corrosion resistance when reducing periodicity was found. The combination of targets, substrate bias, base layer and periodicity presented here showed promising results on wear tests, especially when compared with the current coating under the same engine conditions. / Novas restrições e regulamentações de motores de combustão interna introduziram severas cargas mecânicas e termomecânicas no motor, principalmente nos anéis de pistão, o que leva a um alto desgaste e ao dano prematuro dos mesmos e causa vazamentos de óleo na câmara, aumentando as emissões de poluentes. Uma das soluções mais viáveis para solucionar este problema é o uso de recobrimentos para alterar as propriedades da superfície. Recobrimentos produzidos pelas técnicas High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) e Direct Current Magnetron Sputtering (dcMS) mostraram resultados promissores na formação de filmes densos com elevada dureza e resistência ao desgaste. Essas propriedades podem ser melhoradas com a utilização de estruturas periódicas na forma de multicamadas. Nesse estudo, foi proposto um processo híbrido de HiPIMS e dcMS para produzir recobrimentos multicamadas de CrN/CrAlN. Diferentes combinações de alvos e de valores de polarização negativa do substrato (bias) foram estudadas. Além disso, foram apresentadas a influência da camada base e a avaliação dos efeitos da mudança de periodicidade. Estrutura e morfologia dos recobrimentos foram caracterizadas por Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia de Força Atômica. As caracterizações mecânica, eletroquímica e tribológica foram realizadas com ensaios de Nanodureza Instrumentada, Corrosão e Desgaste. Os resultados mostram que a escolha da combinação de alvos e de valores de bias são fundamentais para a melhoria das propriedades mecânicas e tribológicas. Por outro lado, não foram encontradas evidências de endurecimento devido ao efeito de super-redes com a variação de periodicidade, mas um aumento da resistência à corrosão foi evidenciado. A combinação de alvos, bias, camada base e periodicidade apresentadas aqui mostraram resultados promissores em testes de desgaste, principalmente quando comparadas com os recobrimentos utilizados comercialmente nas mesmas condições de trabalho do motor.

A amortização via reação de estado sólido foi estudada em filmes finos multicamadas de Fe-Zr na composição 50% átomos de Fe, para três diferentes modulações (A=75 A, 150 A e 240 Á), tratadas a 350°C em tempos entre 15min e 24h. A formação e crescimento de fases foi caracterizada através da difração de raios-X em baixo e alto ângulos, espectroscopia de retroespalhamento Rutherford, espectroscopia Mõssbauer de elétrons de conversão e magnetometria. Foi verificado que apenas uma fase amorfa é formada independente da modulação. Determinou-se que a cinética de crescimento apresenta diferentes regimes em função do tempo de tratamento térmico. Foi mostrado que medidas magnéticas são complementares àquelas obtidas por espectroscopia Mõssbauer, e constituem-se uma opção para a caracterização da cinética da reação, a qual pode ser quantificada adotando-se um modelo de crescimento planar das fases reagidas na interface dos pares de reação. Foi calculado um diagrama de energia livre de Gibbs para o sistema Fe-Zr, determinando o comportamento da fase amorfa, bem como o intervalo de amorfizabilidade do mesmo. / The solid state amorphization reaction was studied in multilayered thin films of Fe-Zr at the composition 50% at. Fe, for three different modulations (A= 75 A, 150 A and 240 Á), annealed at 350°C for times ranging from 15 min to 24h. The reaction and consequent phase's growth were characterized by X-ray diffraction in low and high angles, Rutherford backscattering spectroscopy, conversion electron Mossbauer spectroscopy and magnetometry. Only one amorphous phase was formed with none dependency on the modulation. lt was determined that the growth kinetic has different regimes related to the annealing time. Magnetic measurements are complementary to the Mossbauer results, and are an option to the growth kinetic characterization. A Gibbs free energy diagram was calculated for the Fe-Zr system, describing the amorphous phase behavior, and the glass forming range o f the system.

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

No presente trabalho foram investigadas as propriedades estruturais, magnéticas e magnetorresistivas de multicamadas magnéticas ultrafinas de Co/Pt acopladas ao IrMn, depositadas por desbastamento iônico tipo magnetron. As técnicas de caracterização utilizadas foram Difratometria e Reflectometria de Raios X, Microscopia de força. Atômica, Magnetometria por Gradiente de Força Alternada e Magnetorresist8ncia. O comportamento da magnetização foi simulado usando o modelo de rotação coerente. A análise dos resultados obtidos por magnetometria e magnetorresistencia mostraram que a anisotropia magnética das amostras de Co/Pt acopladas ao IrMn é córnea. O ângulo do cone foi determinado a partir da simulação dos resultados das curvas de magnetização com campo magnético aplicado no piano do filme, usando-se o modelo de rotação coerente. Para as válvulas de spin, foi observado que a camada semente tem forte influencia sobre as propriedades magnéticas e sobre a magnetorresistência gigante. / In the present work, the structural, magnetic and magnetoresistive properties of ultrathin magnetic Co/Pt multilayers, exchange-coupled to IrMn, deposited by magnetron sputtering, have been investigated. The characterization techniques used were X-ray diffraction and reflectometry, atomic force microscopy, Alternating Gradient-Force Magnetometry and Magnetoresistance. The magnetic behavior was simulated using a coherent rotation model. The magnetometry and magnetoresistance results showed that the magnetic anisotropy of the Co/Pt coupled to IrMn samples is a cone anisotropy. The cone angle was determined from the simulations of the magnetization curves with applied magnetic field at the films' plane, using a coherent rotation model. For the spin valves, it has been observed that the seed layer has a strong influence on the magnetic and giant magnetoresistance properties.

A amortização via reação de estado sólido foi estudada em filmes finos multicamadas de Fe-Zr na composição 50% átomos de Fe, para três diferentes modulações (A=75 A, 150 A e 240 Á), tratadas a 350°C em tempos entre 15min e 24h. A formação e crescimento de fases foi caracterizada através da difração de raios-X em baixo e alto ângulos, espectroscopia de retroespalhamento Rutherford, espectroscopia Mõssbauer de elétrons de conversão e magnetometria. Foi verificado que apenas uma fase amorfa é formada independente da modulação. Determinou-se que a cinética de crescimento apresenta diferentes regimes em função do tempo de tratamento térmico. Foi mostrado que medidas magnéticas são complementares àquelas obtidas por espectroscopia Mõssbauer, e constituem-se uma opção para a caracterização da cinética da reação, a qual pode ser quantificada adotando-se um modelo de crescimento planar das fases reagidas na interface dos pares de reação. Foi calculado um diagrama de energia livre de Gibbs para o sistema Fe-Zr, determinando o comportamento da fase amorfa, bem como o intervalo de amorfizabilidade do mesmo. / The solid state amorphization reaction was studied in multilayered thin films of Fe-Zr at the composition 50% at. Fe, for three different modulations (A= 75 A, 150 A and 240 Á), annealed at 350°C for times ranging from 15 min to 24h. The reaction and consequent phase's growth were characterized by X-ray diffraction in low and high angles, Rutherford backscattering spectroscopy, conversion electron Mossbauer spectroscopy and magnetometry. Only one amorphous phase was formed with none dependency on the modulation. lt was determined that the growth kinetic has different regimes related to the annealing time. Magnetic measurements are complementary to the Mossbauer results, and are an option to the growth kinetic characterization. A Gibbs free energy diagram was calculated for the Fe-Zr system, describing the amorphous phase behavior, and the glass forming range o f the system.