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.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMLC.pdf: 5009524 bytes, checksum: 774854f055e143035c9ddbb790c2c306 (MD5) Previous issue date: 2005-10-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis presents results on tailoring porous anodic alumina films, the Co-CoO electrodeposition on alumina template and the magnetic behavior of such system. Mono and bi-modal pore distribution at the film surface were obtained in a two-step anodization. It was observed the growth of non parallel pores when temperature or current were modified from the first to the second step. The current plays the great role in the top layer morphology modification. The Co ions were electrodeposited on regular Al2O3 membrane under an sine waveform potential. This procedure provided the formation of a granular system of Co-CoO. For small times of deposition the sample presents major value of the coercive field in the perpendicular to plan of the substrate direction. Carrying out the electrodeposition for a long period the magnetization easy axis goes to the sample surface plane, where the coercive field was major. The existence of Co oxide was inferred through of magnetization measurements. It was detected "exchange bias" fields, results of the coupling between antiferromagnetic/ferromagnetic portion of the sample. This phenomenon was observed in both directions of the samples at 250 K. The results also show the domain formation on a antiferromagnetic portion at the ferro/antiferromagnetic interface. Such domains were allowed to rotation near the blocking temperature. / A presente de doutorado apresenta os resultados sobre o processo de fabricação de filmes de alumina anódica porosa, da eletrodeposição de Co-CoO e do comportamento magnético desta estrutura. Foram obtidos filmes de alumina com distribuição superficial mono e bi-modal de raio de poros a partir do processo anodização de duas etapas. Observamos que a modificação dos valores da corrente de anodização e temperatura da solução da primeira para a segunda etapa levaram a formação de poros não paralelos. Esse processo foi principalmente afetado pela mudança do primeiro parâmetro. Os íons de Co foram eletrodepositados sobre substrato de alumina aplicando um potencial pulsado de forma senoidal. Este procedimento proporcionou a formação de um sistema granular de Co-CoO. As amostras apresentaram grandes campos coercivos, sendo que esse campo foi maior na direção perpendicular ao plano do substrato para a amostra feita com o menor tempo de deposição. Para tempos maiores o eixo fácil de magnetização esteve no plano da superfície da amostra, onde o campo coercivo foi maior. A presença do óxido de Co foi verificada a partir da observação do fenômeno de exchange bias , tanto na direção paralela e perpendicular ao plano do substrato, estando este presente até a temperatura de 250 K. Os resultados também mostraram que porção antiferromagnética é composta por domínios e que a rotação dos momentos da interface ferromagnética/antiferromagnética ocorre próximo à temperatura de bloqueio.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-21T16:54:22Z No. of bitstreams: 1 RodolfoBezerraDaSilva_TESE.pdf: 42754106 bytes, checksum: d2521c29268bc0887e04e8520fcc2400 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-22T11:16:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RodolfoBezerraDaSilva_TESE.pdf: 42754106 bytes, checksum: d2521c29268bc0887e04e8520fcc2400 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T11:16:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodolfoBezerraDaSilva_TESE.pdf: 42754106 bytes, checksum: d2521c29268bc0887e04e8520fcc2400 (MD5) Previous issue date: 2013-12-05 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Amostras de ortoferritas de Lant?nio dopadas com estr?ncio La1-xSrxFeO3 (1/3? x ? 2/3) nanocristatilinas, foram sintetizados na forma de fase simples pelo m?todo Sol-Gel. Todas as amostras foram calcinadas em quatro temperaturas distintas 800, 900, 1000, 1100 e 1200 oC. Suas estruturas cristalinas foram determinadas por medidas de difra??o de raios - X (DRX), medidas de microscopia eletr?nica de varredura (MEV) e espectroscopia M?ssbauer. Todas as amostras foram refinadas pelo m?todo Rietveld, onde revelaram-se pertencerem ? estrutura Perovskita rombo?drica com grupo espacial R3c. Nestas amostras observa-se uma diminui??o nos par?metros de rede com o aumento do tamanho de part?cula. J? as caracter?sticas magn?ticas foram obtidas atrav?s de medidas de magnetiza??o em fun??o do campo (MxH), magnetiza??o em fun??o da temperatura ZFC e FC, susceptibilidade ac, calor espec?fico. Para a x = 1/3 foi observado um ferromagnetismo fraco que se intensifica com o aumento no tamanho de part?cula. Na amostra com x = 0,4 um ferromagnetismo fraco at?pico com campo coercivo muito alto. Nesta transi??o observou-se uma transi??o magn?tica em torno de 700 K caracter?stico da hexaferrita de estr?ncio (SrFe12O19) indicando que o ferromagnetismo fraco ? decorrente de uma pequena concentra??o desta fase nas amostras. Para a concentra??o de x = 0,5 um comportamento tipo vidro de spin ? revelado atrav?s de medidas susceptibilidade ac na amostra calcinada em temperatura mais baixa. Na concentra??o x = 2/3 um ordenamento de cargas foi observado com uma temperatura de transi??o de aproximadamente 200 K. Nestas amostras o tamanho m?dio de part?culas est? compreendida em um intervalo de 67 - 367 nm, onde foram encontrados efeitos de exchange bias e deslocamento vertical da magnetiza??o, em todas as amostras. Ordenamento de cargas e antiferromagnetismo foram observados em torno de 200 K para part?culas maiores (d > 300 nm), enquanto para part?culas menores (d < 150 nm) um comportamento spin-glass e um ordenamento de cargas de curto alcance foram observados em torno de 150 K e 200 K, respectivamente. O comportamento vidro de spin e exchange bias nas amostras nanoparticuladas est?o associados a aglomerados compactos de Fe3+ ordenados antiferromagneticamente, causados por uma defici?ncia de oxig?nio, que foi encontrado ser maior nas amostras com part?culas menores. O efeito de exchange Bias e o deslocamento vertical da magnetiza??o s?o explicados por um modelo fenomenol?gico que envolve a intera??o de uma fase AF dura com uma fase AF mole.

Orientadores: Adelino de Aguiar Coelho, Lisandro Pavie Cardoso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T22:51:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tedesco_JulioCesarGuimaraes_D.pdf: 2714279 bytes, checksum: fa378b69872d0cd459b74a0b4da48885 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho propomos o estudo de algumas propriedades magnéticas e do efeito magnetocalórico (EMC) de compostos da família TbxPr1-xAl2, onde x = 0,1; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5 e 0,75. É fato conhecido que dois elementos terras-raras se acoplam antiferromagneticamente quando inseridos em uma rede cristalina do tipo (R,R¿)Al2 se um deles é um elemento terra-rara leve o outro pesado. Desta forma, era esperado que as amostras desta série apresentassem um ordenamento ferrimagnético, o que foi confirmado pelos nossos dados. Comparamos nossos resultados com sistemas semelhantes e com eles fomos capazes de entender a origem de algumas características e aspectos físicos dos materiais, incluindo o EMC. Alguns compostos estudados aqui apresentaram o efeito magnetocalórico inverso, que acontece devido à competição entre as duas subredes magnéticas acopladas antiferromagneticamente. Observamos também os comportamentos da temperatura de transição magnética e dos parâmetros de rede em função da concentração de Tb, e verificamos o deslocamento dos picos do EMC associados à temperatura de transição (TC). Algumas propriedades importantes na aplicação destes materiais em refrigeração magnética foram levantadas e comparadas com a literatura. Verificamos que dois membros da série apresentaram o efeito de Exchange Bias (EB) e, em analogia com sistemas bicamadas FM-AFM em filmes finos, fomos capazes de entender e explicar este efeito. Acreditamos que o efeito de Exchange Bias está associado à forte anisotropia apresentada pelos compostos Tb0.3Pr0.7Al2 e Tb0.25Pr0.75Al2 que ocorre em temperaturas extremamente baixas e à magnetização dos elétrons polarizados de condução. Identificamos também as temperaturas de compensação (propriedades características deste tipo de sistema) nestes compostos / Abstract: In this work we studied some magnetic properties and the magnetocaloric effect (MCE) of the series of compounds TbxPr1-xAl2, where x = 0.1, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5 and 0.75. It is known from the literature that the moments of a light and a heavy rare earth are antiferromagnetically coupled when they are inserted in a crystal lattice and this was confirmed by our analysis of the experimental data. We compared our results with similar systems and we were able to understand the origin of some features and physical aspects of those materials, including the magnetocaloric effect (MCE). Some compounds show the inverse MCE, associated to the competition between the two magnetic sublattices antiferromagnetically coupled. We also observed the behavior of the magnetic transition temperature (TC) and lattice parameters as a function of the concentration ('x¿), with a corresponding MCE peak shift. Some important properties regarding the application of these materials in magnetic refrigeration are discussed. Two members of the family of compounds show a shifted hysteresis curve which was assigned to the Exchange Bias (EB) effect in analogy with FM-AFM bilayers systems in thin films. We believe that the EB effect is associated with strong unidirectional anisotropy of the magnetic sublattices appeared in Tb0.3Pr0.7Al2 and Tb0.25Pr0.75Al2, which occurs at low temperatures, and with the magnetization of the polarized conduction electrons. We also identified the compensation temperature (characteristic properties of this type of system) in these compounds / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

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.

La mise en évidence d’effets de polarisation d’échange (“exchange bias”, EB) ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine émergeant de la spintronique organique. Dans une première partie de la thèse, on étudie l’EB des systèmes Co/MPc et Py/MPc (M=Mn, Co, Fe, Zn) par magnétométrie. Pour tous ces systèmes, l’EB est observé avec des températures de blocage de 100K environ. Ces études sont complétées par des mesures de résonance ferromagnétique confirmant les valeurs du champ de polarisation. Dans une troisième partie, on étudie les propriétés magnétiques des tricouches Co/Pc/Co. Les cycles d’hystérèse présentent des marches indiquant un renversement séquentiel des couches de cobalt. A basse température, on observe de l’anisotropie unidirectionnelle pour les deux couches mais leurs champs de polarisation diffèrent. / Observation of exchange bias (EB) phenomenon by using molecular materials as a pinninglayer open the horizon for tremendous perspective in the field of organic spintronics. Thefirst part of the thesis is devoted to the study of EB of Co/MPc and Py/MPc (M=Mn, Co, Fe,Zn) by static magnetometry. The existence of EB is evidenced in all Pc molecules with block-ing temperature around 100K. The second part is devoted to the study of EB by dynamicFMR measurements. The values of EB measured by this method are compatible with staticmagnetometry measurements. The third part is devoted to study magnetic properties of thetrilayer Co/Pc/Co systems. Hysteresis loops exhibit a stepped shape indicative of successivereversal of each layer. Low temperature loops show that both Co layers experience unidi-rectional anisotropy after field cooling, with differing bias fields.

Ce travail de thèse est consacré à l’étude du couplage d’échange dans des nano-structures de type ferromagnétique-multiferroïque, avec un intérêt particulier dans la compréhension du renversement en température et angulaire de l’aimantation.Au niveau théorique, un modèle numérique de renversement en température de l’aimantation dans des nanoparticules de type cœur-coquille sera présenté. Le code source du programme, implémenté au cours de cette thèse, a été rendu disponible pour la communauté scientifique sous licence libre. Il permet notamment d’introduire une dispersion en taille des particules, et démontrera le rôle clé de la distribution en taille et de la température dans la réponse magnétique des nanoparticules.Au niveau expérimental, une bicouche composée d’un ferromagnétique Ni81Fe19, et d’un multiferroïque magnétoélectrique à température ambianteBiFeO3, est étudiée. Ces couches sont déposées par pulvérisation cathodique radiofréquence, selon différentes épaisseurs de BiFeO3. Leur structure ainsi que leur morphologie sont caractérisées par diffraction des rayons X, microscopie à force atomique et microscopie électronique à transmission, révélant en particulier la polycristallinité de BiFeO3. Le renversement de l’aimantation est analysé par magnétométrie vectorielle à échantillon vibrant, fournissant des mesures angulaires à température ambiante et à 77 K, à l’aide d’un cryostat à immersion développé au cours de cette thèse ; ainsi que par magnétométrie SQUID, avec l’application de deux protocoles spécifiques de refroidissement en température (entre 10 K et 380 K). Les résultats montrent un comportement similaire à ceux obtenus sur des bicouches épitaxiées. Une propriété intrinsèque du BiFeO3 sera proposée comme étant un mécanisme possible conduisant au comportement en température obtenu, à savoir le cantage des spins de BiFeO3 conduisant à une contribution biquadratique du couplage d’échange. Finalement, un phénomène nouveau dans les matériaux couplés par échange sera mis en évidence à température ambiante, c’est-à-dire un traînage angulaire des axes d’anisotropie. / This dissertation presents a study of the exchange coupling in ferromagnetic-multiferroic nanostructures, with specific interest in understanding the thermal and angular reversal of the magnetization.A theorical numerical model of the thermal magnetization reversal in core-shell nanoparticles is presented. The program source code, implemented during this thesis, is freely avaibale to the scientific community under an open-source license. This model, developed during this thesis, allows diameter size dispersion, and demonstrates the key role of the size distribution and temperature in the magnetic response of nanoparticles.The experimentally studied bilayer is composed of a ferromagnetic material, Ni81Fe19, and a room temperature magnetoelectric multiferroic, BiFeO3. Different thicknesses in BiFeO3 were deposited. The structure and morphology of the bilayers were studied using X-ray diffraction, atomic force microscopy and transmission electron microscopy, revealing in particular the BiFeO3 polycristallinity. The magnetization reversal was probed by vectorial vibrating magnetometry, at room temperature and 77 K, using a self-developped immersive cryostat. The SQUID magnetometry allowed the measurement of two specific cooling protocols between 10 K and 380 K. The results of these two different protocols are similar to the ones obtained for measurements previously reported on expitaxial BiFeO3. An intrinsic property of BiFeO3 is proposed as being the driving mechanism for the thermal dependent magnetization reversal: the canting of the BiFeO3 spins leading to a biquadratic contribution to the exchange coupling. Finally, a new phenomenon in exchange coupled materials is shown at room temperature, which corresponds to an angular training of the anisotropy axes.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第22780号 / 工博第4779号 / 新制||工||1747(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科材料化学専攻 / (主査)教授 田中 勝久, 教授 陰山 洋, 教授 藤田 晃司 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

This thesis focuses on investigating the possible x-ray illumination effects on the magnetic domain memory (MDM) in magnetic [Co/Pd]IrMn multilayers. In this material, MDM is induced via exchange couplings between the ferromagnetic Co/Pd layer and the antiferromagnetic IrMn layer. To carry out this investigation, we have used magneto-transport and x-ray resonant magnetic scattering. The use of magneto-transport in-situ at synchrotron x-ray scattering facility has allowed us to follow the gradual effect of x-ray illumination on the amount of exchange bias, initially present after field cooling the material. With our in-situ measurements we have been able to see that x-ray illumination does have an effect on the strength of exchange couplings in our material. To support this observation, we have also carried out complementary measurements at home in a cryomagnet, at various temperatures between 300K and 25K, and in a variety of configurations.

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