Este trabalho envolve o estudo de multicamadas de filmes finos magnéticos e está dividido em duas partes: estudo do comportamento magnético e formação de fases em sistemas de multicamadas de Fe/Nd(B) e o estudo da magnetoresistência gigante em diversos sistemas. Na primeira parte do trabalho estão dispostos os resultados do estudo do comportamento magnético e a formação de fases em sistemas de multicamadas de Fe/Nd(B). Partindo de uma multicamada estudou-se a evolução magnética do sistema após implantação de B+ e Fe+ e tratamentos térmicos. O estudo da magnetoresistência gigante está dividido em três itens: (a) análise do comportamento magnetoresistivo do sistema NiFe/Cu/Co/Cu, onde se explorou de forma sistemática a otimização com respeito à magnetoresistência gigante; (b) estudo do efeito válvula de spin inverso, tema que está intimamente ligado ao modelo de duas correntes aplicado a sistemas de multicamadas; e (c) a obtenção de uma expressão analítica para a condutividade no modelo semiclássico de Camley-Barnaí aplicado a multicamadas de filmes finos magnéticos. / This work concerns the study of magnetic thin film multilayers and is divided in two parts: study of the magnetic behavior and phase formation in the Fe/Nd multilayers systems and the study of the giant magnetoresistance in several systems. In the first part of this work we present the results of the study of the magnetic behavior' and phase formation in the Fe/Nd multilayers system. Starting from a multilayer we study the systems evolution after B+ and Fe+ ion implatation and annealing. We divide the magnetoresistance study in three sections: (a) analysis of the magnetoresistive behavior of the NiFe/Cu/Co/Cu system, we explore on a systematic base the optimization of the giant magnetoresistance; (b) study of the inverse spin valve effect, which is deeply linked to the two-current model applied to multilayer systems and (c) obtention of an analytical expression for the semiclassical Camley-Barnaá model applied to magnetic thin film multilayers.

O objetivo deste trabalho é estudar a composição, a estrutura e a morfologia de superfícies de ferro e aços impurificados com estanho, tanto por implantação iônica direta mo por Jiru ão auxiliada por radiação. Amostras de ferro puro, de um aço-ferramenta e de um aço inoxidável austenítico fo ram tratadas por esses dois processos e analisadas por CEMS ("Conversion Electron MOssbauer Spectroscopy") e RBS ("Rutherford Backscattering Spectrometry"). Em todos os casos estudados, verifica-se a formação de fases intermetálicas diferentes das obtidas mediante procedimentos convencionais sob condições de equilíbrio termodinâmico. Essas fases de não-equilíbrio são interpretadas como ligas amorfas ou soluções sólidas de estrutura cristalina fortemente danificada, constituidas basicamente de Fe e Sn, com al gum conteúdo de C, Cr ou Ni, conforme o tipo de material em es tudo. A tendência para a formação dessas fases de não-equilíbrio mostra-se mais pronunciada nas amostras diretamente implantadas do que nas tratadas por difusão auxiliada por radiação. Em todos os casos estudados, verifica-se a formação de fases intermetálicas diferentes das obtidas mediante procedimentos convencionais sob condições de equilíbrio termodinâmico. Essas fases de não-equilíbrio são interpretadas como ligas amorfas ou soluções sólidas de estrutura cristalina fortemente danificada, constituidas basicamente de Fe e Sn, com al gum conteúdo de C, Cr ou Ni, conforme o tipo de material em es tudo. A tendência para a formação dessas fases de não-equilíbrio mostra-se mais pronunciada nas amostras diretamente implantadas do que nas tratadas por difusão auxiliada por radiação. Estuda-se também a evolução térmica das superfí cies tratadas. Verifica-se que, quando submetidas a temperaturas progressivamente mais elevadas, as fases de não-equilíbrio evoluem para fases idênticas às obtidas mediante procedimentos convencionais sob condições de equilíbrio termodinâmico. Os compostos íntermetálicos assim obtidos tendem a sofrer decomposição a temperaturas inferiores às prescritas nos diagramas de fase dr equilíbrio. No caso do ferro puró, sugere-se ainda a formncy de micro-precipitados de estanho nos contornos de grão. Os resultados obtidos são interpretados em terhlos de, dstudos recentes sobre a formação de fases intermetálicas amorfas ou meta-estáveis por implantação iônica e difusão auxiliada por radiação. Mostram-se finalmente, de forma tentativa, as possíveis conexões entre os resultados relatados e as alterações observadas nas propriedades tribológicas e na resis tência à oxidação térmica do ferro e aços tratados com estanho pelos dois processos mencionados. / We study in this work the composition, the structure and the morphology of surfaces of iron and steels treated by direct ion implantatior) and radiation enhanced diffusion of tin. Samples of pure iron, a tool steel and a stainless steel were treated by the two above mentioned processes and then analised by Conversion Electron MOssbauer Spectroscopy (CEMS) and Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS). For all the samples studied we see the formation of intermetallic phases different from those usually obtained under conditions where thermodinamic equilibrium prevails. These non-equilibrium phases are interpreted as amorphous alloys or highly damaged solid solutions of tin in iron, probably with some content of C, Cr or Ni in the case of steels. The trend to form non-equilibrium phases is higher in the directly implanted samples. The study of the thermal evolution of the treated surfaces shows the transformation of these non-equilibrium phases to intermetallic phases similar to those obtained by conventional equilibrium processes. The intermetallic compounds so formed show a tendency to decompose at temperatures lower than those prescribed in the corresponding equiLibrium phase diagrams In the case of pure iron it was aiso suggested that tin segregates at the grain bouildaries oe the substrate. These results are interpreted in terms of some empi cical rules currently being developed about the formation of amorphous and metastable intermetallic phases by ion inLuntation and ion baai mixing. We aisu show tentatively the possibie relations of our results with the alterations observed on the tribological behaviour and on the thermal oxidation properties of iron and steels treated with tin by the two above mentioned processes.

Neste trabalho apresentamos medidas de perfil de distribuição de ions para uma série de elementos (29‘Zi;:.03) implantados a diversas energias entre 10 a 390 keV em Silicio amorfo. Estas medidas são comparadas com os novos cálculos de Biersack e Ziegler. Para altas energias (E>70 keV) observa-se que as predições teóricas apresentam boa concordância com os dados experimentais. Nas energias mais baixas encontramos diversos casos onde as medidas são fortemente subestimadas pelos cálculos. Mostramos que tais diferenças podem ser atribuídas ao recentemente observado efeito Zl para Oscilações em Alcance de Tons. Os dados experimentais são analisados comparando-os com cálculos de alcance baseados em simulações de uma diminuição da energia de interação durante as colisões atómicas de baixas energias. Esta aproximação é fenomenologicamente relacionada com modificações nas distribuições de carga durante as colisões. Os resultados obtidos apresentam uma melhor concordância com nossos dados experimentais e com a grande maioria dos dados de alcances de baixas energias em alvos de Sillco existentes na literatura. / In this work we present range profile measurements for a series of elements (2W,Z1 83) implanted from 10 to 390 keV in amorphous silicon. These measurements are compared with the recent Biersack-Ziegler calculations. While the theoretical predictions are in good agreement with the high energy (E>70 keV) range data, the low energy results for several elements are strongly under-estimated by the calculations. We show explicitly that these differences are ascribed to the recent observed Z1-Range-Oscillation effect. We perform range calculations simulating a decrease of the elastic interaction at low energies. This approach is phenomenologically related with modifications of the charge distribution during the collisions. The results obtained show a better agreement between the calculations and the great majority of the existing low energy experimental ranges in silicon substract.

Estuda-se a dinâmica das transições de fase estrutu rais com uma interação de quarta ordem entre os campos de fonons macios na aproximação l/n, utilizando o formalismo de muitos corpos a temperaturas finitas. Dois limites são analisados: temperatura de transição Tc alta (limite c?_ás sico) e Tc = O (limite quântico). Calcula-se a contribuição dinâmica ao coeficiente critico n da função correlação nestes limites. No limite clássico não hâ efeito dinâmico em n, enquanto que no limite quântico, n 74 O somen te para dimensões do sistema d < 3. Calcula-se também o coeficiente critico dinâmico z em Tc; no caso quântico e o mesmo que na aus'ência da interação. O comportamento critico dinmico viola a hipcitese de "scaling" dinâmico nos dois limites. / The dynamics of structural phase transitions with a fourth order interaction hetween the soft phonon fields is studied in the 1/n approximation, using many body methods at finite temperatures. Tio limits are considered: High transition temperature Tc (classical limit) anil Tc = O (quantum limit). The dynamical contribution to the critical coefficient n of the correlation function is calculated in these limits. It is found that there is no dynamical contribution to n in the classtcal limit, whereas in the quantum limit n is non-zero only for dimensions of the system d < 3. Also the dynamical critical coefficient z is calculated at Tc ; in the quantum limtt z is the same as in the ahsence of interaction. The dynamical critical behaviour violatcs the dynamical scaling hypothesis in Mth limits.

Contribui-se para a compreensão do modelo de anisotropia uniaxial aleatória, conhecido como "random-axis model" (RAM) que representa ligas de terra-rara com metal. Deu-se atenção especial ao limite de Ising (IRAM) do sistema que ocorre para anisotropia muito grande. Estudou-se a dependência da termodinâmica do IRAM com os seguintes parâmetros relevantes: i) a isotropia e a obliquidade (b) (em oposiÇão à anisotropia cubica) da distribuição dos eixos aleatórios; ii) a saturação, defmida como a razão entre dimensão de spin e conectividade da rede, a =p/ c . As variáveis relevantes são a magnetização e o parâmetro de ordem de vidro-de-spin. O último emerge da "fusão " das infinitas componentes transversais ao overlap, cuja direção é aquela da magnetização macroscópica. Como resultado principal encontramos que a natureza da fase ordenada altera-se substancialmente com b. Acima de um certo valor crítico bcM(T) aparecem estados de Mattis como mínimos globais não-degenerados, em oposição a estados diagonais para b menor que um valor crítico inferior bcn (T). Estados mixtós surgem no intervalo bcn ≤ b ≤ bCM. Enfatizou-se o caso de a finito, para o qual construiu-se diagramas de fases através da Teoria de Campo Médio (TCM), usando o método de réplicas. A conclusão central foi a diminuição da região ferromagnética com a. A fim de confirmar os resultados da termodinâmica obtivemos relações de recorrência para a dinâmica de relaxação, com realimentação (feedback). Para isso, além do Overlap e da Dispersão dos resíduos, introduziu-se um parâmetro de Autocorrelação. Foi possível construir as bacias de atração para essas três variáveis, caracterizando o regime estático. / This is a contribution to the understanding of the model of random uniaxial anisotropy, also known as the random-axis model (RAM), which describes the properties of compounds of rare-earths with metals. Special attention has been given to the Ising limit (IRAM) of the system which occurs for large anisotropy. The dependence of the thermodynamics of the IRAM with the following relevant paramenters has been studied: i) the isotropy and off-cubical ordering (b) of the distribution of random axis (in contrast to cubic anisotropy); i i) the saturation, de:fined as the r a tio betweéri the spin dimension and lattice connectivity, a = p/ c. The relevant variables are the magnetization and the spin-glass order parameter. The latter appears as a "melting" of the in:finite transverse components to the overlap, whose direction is those of macroscopic magnetization. As a main result we find that the nature of the ordered phase is altered in an essential way with b. Above an upper cri ti cal value beM (T) there are Mattis states which appear as non-degenerate global mínima, in contrast to diagonal states for b below a lower criticai value bcn (T). Mixed states appear in the range bcn ≤ b ≤ bcm. Emphasis is made on the finite-a case, for which replica-symmetric meanfield theory is used to derive phase-diagrams. A central result is the reduction of the ferromagnetic phase with a. Recursion relations were derived for the dynamics in order to verify the thermodynamic results in th long-time limit. For that purpose, a selfcorrelation has been introduced, in addition to the usual overlap and dispersion of residues. Basins of attraction were obtained characterizing the static behaviour.

Neste trabalho estudamos as propriedades termodinâmicas de sistemas magnéticos com impurezas, representáveis por um campo aleatório ou por vidro de spin no modelo de Potts . Obtemos uma série de novos resultados, alguns formais e outros explicites. Encontramos os requerimentos necessários para a existência de um ponto crítico no diagrama de fases para o problema do campo aleatório, envolvendo temperatura, campo externo e impurezas. Para isso encontramos soluções particulares numérica e analiticamente, com especial interesse ao caso de q=3 estados. Paralelamente observamos a relação entre os diversos métodos rigorosos de cálculo dos modelos de Potts com aleatoriedade. Estudamos a teoria do campo médio, generalizando certos resultados conhecidos. Neste sentido aplicamos o método de van Hemmen aos problemas do campo aleatório e do vidro de spin para fundamentar a teoria. Também se estabeleceu a correção da técnica das réplicas no modelo de Potts.

Para discutir os efeitos magneto-óticos nos calcogenetos de Eu desenvolvemos uma expressão geral para a polarizabilidade de um sistema onde as transições eletrônicas importantes sao de orbitais localizados (orbitais 4f) para estados itinerantes (estados de Wannier 5dt2g). Tratamos em detalhe os elementos de matriz do operador dipolo elétri co levando em conta que o orbital 4f é um estado de muitas partículas. Incluimos explicitamente (numa aproximação simples) nos estados intermediários o potencial coulombiano criado pela lacuna no estado localizado 4f. Apresentamos um cálculo numérico da constante de Verdet e do deslocamento de fase Voigt (fases paramagnética e ferromagnética), dicro! smo circular e linear (fase ferromagnética)para o EuSe. Nosso resultado para a constante de Verdet concorda razoavelmente bem com os resultados experimentais e permite-nos estimar o valor da integral radial (4f|r|5d)~4x10-9cm. / To discuss the magneto-optical effects in the Eu chalcogenides we derive a general expression for the polarizability of a system in which the important electronic transitions are from localized to itinerant orbitals. This expression is applied to a model system in which the electronic transitions take place from a 4f orbital to a 5dt2g Hannier orbital centered at the same cell. We treat in detail the matrix elements of the electric dipole operator taking into account the many-body character of the 4f shell. The Coulow) potential of the intermediate state localized hole is included explici tely vli thin a simple approximation. We present a numerical calculation of the frequency dependent, Verdet constant and Voigt phase shift (paramagnetic and ferromagnetic phases), circular and linear dichroism (ferromagnetic phase) for the EuSe. The fittin~ of the Verdet constant to the experimental results is fairly good and allmv us to estimate the value of the integral (4flrl5d)~4x10-9cm.

Neste trabalho estudou-se a transição de fase (semi-condutor-metal) induzida por alta pressão no InSb, através de medidas do gradiente de campo elétrico (GCE), presente no sítio do In, utilizando a técnica de correlação angular diferencial perturbada. / In this work one studied the phase transition (semiconductior-metal) indiced by high pressure in InSb, through measurement of electric field gradient (EFG) present at the In site, using the technique of differentail perturbed angular correlation.

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.

É apresentado o projeto e a operação de um Interface entre uma experiência Moessbauer e um Computador HP 2114 A. O Interface permite a aquisição simultânea de dados de duas experiências montadas nas extremidades opostas de um mesmo transdutor. / The design and operation of as Interface between a Moessbauer experiment and an HP 2114 A Computer is described. The Interface permits simultaneous accumulation of data from two experiments mounted on opposite ends of the same drive.