This thesis studies the magnetoelastic, transport and magnetic properties of single crystals of yttrium and scandium dopped with rare earth magnetic impurities. From our measurements of magnetostriction on dilute alloys we derive the magnetoelastic coefficients of the interaction between isolated ions and lattice strains. Our magnetoresistance measurements give the exchange and quadrupole coefficients of the interaction of isolated ions with the conduction electrons. The aim of our magnetic measurements is mainly to study the spin glass properties at low temperatures. The yttrium-rare earth and scandiumorare earth dilute alloys are interesting systems to probe the typical properties predicted by mean field theory for spin glasses with uniaxial crystal field.

Nos últimos anos, vem crescendo o interesse em investigar o fenômeno da magnetorresistência em diversos materiais (inorgânicos ou orgânicos), uma vez que esse fenômeno se encontra diretamente ligado à fabricação de discos rígidos com elevada capacidade de armazenamento de dados. Estudos anteriores mostraram que o polímero PDO14FV apresenta magnetorresistência de intensidade superior as apresentadas por materiais inorgânicos. Sendo assim, o presente trabalho pretendeu desenvolver a síntese e caracterização de dois oligômeros, o dímero (DO14FV-dim) e o trímero (DO14FV-trim), e investigar o fenômeno da magnetorresistência nesses materiais. Surpreendentemente, esses oligômeros apresentaram magnetorresistência superior àquela obtida com o polímero correspondente. Esses resultados poderão contribuir, em trabalhos futuros, na elucidação do mecanismo desse fenômeno em materiais orgânicos. A síntese dos oligômeros foi feita por reação de Wittig, obtendo-se moléculas de estrutura bem definida e com configuração trans, sendo caracterizadas por métodos espectroscópicos. Visando outras aplicações, os oligômeros e o polímero foram estudados em sensores de gases, na diferenciação entre tipos e marcas de chá. Foi observado que quanto maior é a molécula, maior é seletividade, e, portanto, o polímero foi quem apresentou os melhores resultados. / There is a growing interest in investigating the phenomenon of magnetoresistance in various materials (both organic and inorganic), since it is directly linked to the manufacture of high capacity hard disk drives. Previous studies showed that the polymer PDO14FV presents magnetoresistance with higher intensity than inorganic materials. Therefore, this work consisted in the synthesis and characterization of two oligomers, the dimer (DO14FV-dim) and trimer (DO14FV-trim), of this polymer and the investigation of magnetoresistance in these materials. Surprisingly, these oligomers presented higher magnetoresistance than that exhibited by the polymer. These results may contribute in future works aiming the elucidation of the mechanism of this phenomenon in organic materials. The synthesis of the oligomers was performed by Wittig reaction. Molecules of well defined structure and trans configuration were obtained and characterized by spectroscopic methods. Aiming other applications, the oligomers and polymer were tested in gas sensors, for the discrimination between different types and brands of tea. It was observed that the greater the molecule, the greater the selectivity, and therefore, the polymer gave the best results.

Observando o atual interesse em polímeros organometálicos para diversas aplicações, foi feita a síntese de uma série de polímeros conjugados contendo ferroceno na cadeia principal visando à investigação de suas propriedades, em especial fenômenos magnetorresistivos, magneto-ópticos e de óxido-redução. Os polímeros preparados pelo método de McMurry foram os seguintes: PFV: poli(1,1\'-ferrocenilenovinileno) e PFV-DOPPV-M: poli[1,1\'-ferrocenilenovinileno-alt-(2,5-di-n-octilóxi)-1,4-fenilenovinileno]. Outros dois polímeros foram preparados utilizando o método de polimerização de Wittig, o PFV-DOPPV-W: poli[1,1\'-ferrocenilenovinileno-alt-(2,5-di-n-octilóxi)-1,4-fenilenovinileno] e o PFV-DMPPV: poli[1,1\'-ferrocenileno-vinileno-alt-(2,5-dimetóxi)-1,4-fenilenovinileno]. A síntese de polímeros contendo segmentos π-conjugados equenos e bem definidos separados por segmentos não-conjugados é uma das melhores stratégias para a obtenção de polímeros emissores de luz azul. Com base nesse argumento foi feita a síntese de uma série de polímeros contendo um derivado metoxilado de bisfenol-A (BPA) na cadeia principal, alternando-se com unidades de PPV ou PFV que apresentam segmentos conjugados bem definidos. Os polímeros preparados foram os seguintes: BPA-DOPPV:poli[2,2-bis(4-metoxifenil)-propano-alt-2,5-(di-n-octilóxi)-1,4-divinilbenzeno]; BPA-PPV: poli[2,2-bis(4-metoxifenil)-propano-alt-1,4-ivinilbenzeno]; BPA-DMPPV: poli[2,2-bis(4-metoxifenil)-propano-alt-2,5-dimetóxi-1,4-ivinilbenzeno]; BPA-DBPPV: poli[2,2-bis(4-metoxifenil)-propano-alt-2,5-dibromo-1,4-divinilbenzeno] e BPA-PFV: poli[2,2-bis(4-metoxifenil)-propano-alt-1,1\'-divinil-ferroceno]. Todos os polímeros obtidos foram caracterizados por métodos espectroscópicos (UV-VIS, IR, RMN), análises térmicas, SEC, entre outras. Algumas aplicações foram estudadas para esses polímeros, tais como a construção de um eletrodo de ORP modificado, a produção de diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) e a determinação da resposta \"olfativa\" de sensores de gases. / Owing to the current interest in organometallic polymers and their applications, a group of conducting polymers containing ferrocene in the main chain was synthesized aiming the study of their magnetoresistive, magneto-optic and redox properties. The following polymers were prepared via McMurry method: poly(1,1\'-ferrocenylenevinylene) (PFV) and poly[1,1\'-ferrocenylenevinylene-alt-(2,5-di-n-octiloxy)-1,4-phenylenevinylene] (PFV-DOPPV-M). Two other polymers were synthesized via Wittig method: poly[1,1\'-ferrocenylenevinylene-alt-(2,5-di-n-octiloxy)-1,4-phenylenevinylene] (PFV-DOPPV-W) and poly[1,1\'-ferrocenylene-vinylene-alt-(2,5-dimethoxy)-1,4-phenylenevinylene] (PFV-DMPPV). The synthesis of polymers with well-defined small π-conjugated segments separated by non-conjugated segments is one of the best strategies to obtain blue light emitting polymers. Based on this statement the synthesis of several polymers formed by methoxylated bisphenol-A (BPA) alternated with PPV or PFV units was performed. The prepared polymers were the following: poly[2,2-bis(4-methoxyphenyl)-propane-alt-2,5-(di-n-octiloxy)-1,4-divinylbenzene] (BPA-DOPPV), poly [2,2-bis(4-methoxyphenyl)-propane-alt-1,4-divinylbenzene] (BPA-PPV), poly[2,2-bis(4-methoxyphenyl)-propane-alt-2,5-dimethoxy-1,4-divinylbenzene] (BPA-DMPPV), poly[2,2-bis(4-methoxyphenyl)-propane-alt-2,5-dibromo-1,4-divinylbenzene] (BPA-DBPPV) and poly[2,2-bis(4-methoxyphenyl)-propane-alt-1,1\'-divinylferrocene] (BPA-PFV). All the synthesized polymers were characterized by spectroscopic methods (UV/VIS, IR, NMR), thermal analysis, SEC, among others. Some applications to these polymers were studied: a modified ORP electrode, organic light emitting devices (OLEDs) and gas sensors.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Anisotropic magnetoresistance (AMR) corresponds to the change of R in an ferromagnetic material with the angle between electric current and magnetization. Sensors using this effect are suited to detect both angular and linear displacements. In this work, structural, magnetic and electric characterization were performed in order to study the exchange interaction between antiferromagnetic IrMn and ferromagnetic NiFe, in a bilayer and a multilayer. Simulations of the AMR measurements were performed and showed good agreement with the experimental data. Different anisotropy field values were observed. The difference between the anisotropy field and the exchange field values is responsible for the different AMR data sets extracted from each sample. The model takes into account the, anisotropy (uniaxial), Zeeman, and exchange-bias (unidirectional) energies was used to explain the observed behavior. / Magnetorresistência anisotrópica (AMR) consiste na variação da resistência de um material ferromagnético em função do ângulo entre a corrente elétrica e a magnetização do material, o que faz com que sensores que utilizam este efeito sejam promissores para medidas de posição tanto angulares quanto lineares. Neste trabalho, caracterização estrutural, magnética e elétrica foram realizadas para estudar a interação de troca entre camadas antiferromagnética de IrMn e ferromagnética de NiFe em uma bicamada e uma multicamada. Simulações das medidas de AMR foram realizadas e boa concordância entre os dados experimentais e os simulados foi obtida. Diferentes valores de campos de anisotropias foram observados. A diferença entre o campo de anisotropia unidirecional e o campo de exchange é responsável pela diferença entre as medidas de AMR obtidas. Um modelo que considera as energias de anisotropia (uniaxial), Zeeman e de exchangebias (unidirecional) foi usado para explicar o comportamento observado.

This thesis studies the magnetoelastic, transport and magnetic properties of single crystals of yttrium and scandium dopped with rare earth magnetic impurities. From our measurements of magnetostriction on dilute alloys we derive the magnetoelastic coefficients of the interaction between isolated ions and lattice strains. Our magnetoresistance measurements give the exchange and quadrupole coefficients of the interaction of isolated ions with the conduction electrons. The aim of our magnetic measurements is mainly to study the spin glass properties at low temperatures. The yttrium-rare earth and scandiumorare earth dilute alloys are interesting systems to probe the typical properties predicted by mean field theory for spin glasses with uniaxial crystal field.

Neste trabalho é apresentado um estudo sistemático sobre as modificações do fenômeno exchange bias (EB) quando ha a inserção de uma camada espaçadora magnética no sistema IrMn/Co, com o objetivo de melhor entender a relação interfacial deste. Foram fabricadas, via magnetron sputtering, tricamadas do tipo IrMn/Fe(tFe)/Co, onde a espessura da camada de Fe varia entre 0,25 e 1,50nm. Para a otimização do efeito de EB, as amostras foram submetidas a dois tipos de tratamento post-situ: tratamento térmico, em uma temperatura de 210 _C, na presença de um campo magnético externo de 2,1 kOe; e irradiação iônica com __ons He+, a uma energia de 40 keV, em seis fluências diferentes e campo magnético aplicado de 5,5 kOe. As caracterizações magnética e estrutural foram feita utilizando um magnetômetro de gradiente de força alternada (AGFM) e um difratômetro de raio-x, respectivamente. Os padrões de difração indicam que o IrMn cresce com textura (111) em todas as amostras, importante para a observação do EB. Uma análise do campo de deslocamento em função da espessura da camada espaçadora de Fe apresenta um aumento inicial significante do HEB, com um valor máximo em tFe=0,5 nm, seguido de um decréscimo gradual. Este comportamento é observado tanto para as amostras tratadas termicamente como para as submetidas a irradiação iônica. Isto pode ser explicado com dois mecanismos diferentes. O aumento inicial ainda não está bem entendido, mas uma possível explicação é o acréscimo na quantidade de spins interfaciais não-compensados, visto que para as baixas espessuras não se tem uma camada contínua de Fe. Outra hipótese seria a formação de ligas na interface que apresentem uma interação de troca mais intensa, como IrMnFe. As camadas espaçadoras com espessuras maiores que 0,5nm já poderiam estar completas, apresentando ordem ferromagnética, e assim causando a diminuição do EB. / In this work we present a systematic study of the modi cations on exchange bias (EB) phenomenon when a magnetic spacer layer is inserted in the IrMn/Co system, in order to better understand its interfacial relation. IrMn/Fe(tFe)/Co trilayers were prepared via magnetron sputtering, with Fe thicknesses between 0.25 and 1.50 nm. The EB e ect was optmized using two di erents post-situ treatments: thermal annealing, at 210 C, in the presence of an external magnetic eld of 2.1 kOe; and 40 keV He ion irradiation with six di erents uencies in the presence of an external magnetic eld of 5.5 kOe. Magnetic and structural characterizations were made using an alterning gradient force magnetometer (AGFM) and a x-ray di ractometer, respectively. The di raction pattern indicates an (111) textured growth of IrMn in all samples, important for the EB observation. An analysis of the exchange bias eld in function of the Fe spacer layer thickness shows a signi cant initial increase of the HEB, with a maximum value at tFe=0.5 nm, followed by a gradual decrease. This behavior is observed for both annealed and irradiated samples. This can be explained by two di erents mechanisms. The initial enhancement is not yet well understood, but a possible explanation is an increase in the number of uncompensated interfacial spins, seeing that, for low thicknesses, the Fe layer is not continuous. Another hypothesis is the formation of alloys in interface, which may present a stronger exchange interaction, e.g., IrMmFe. The spacer layers with thicknesses larger than 0.5nm could already be complete, presenting ferromagnetic order, thus causing the observed decrease in EB.

This thesis studies the magnetoelastic, transport and magnetic properties of single crystals of yttrium and scandium dopped with rare earth magnetic impurities. From our measurements of magnetostriction on dilute alloys we derive the magnetoelastic coefficients of the interaction between isolated ions and lattice strains. Our magnetoresistance measurements give the exchange and quadrupole coefficients of the interaction of isolated ions with the conduction electrons. The aim of our magnetic measurements is mainly to study the spin glass properties at low temperatures. The yttrium-rare earth and scandiumorare earth dilute alloys are interesting systems to probe the typical properties predicted by mean field theory for spin glasses with uniaxial crystal field.

In this work, we analyzed samples of thin films Ni81Fe19 and Pd with ZnO spacer. Ni81Fe19 is a ferromagnet with a low saturation magnetic field. Pd is a normal metal with high spinorbit coupling, much used in spin Hall effect and inverse spin Hall effect studies. ZnO is a semiconductor whose role is to reduce the charge current between layers. The sample have 5 nm of Ni81Fe19, 3 nm of Pd, and 2 nm of ZnO, with dimensions of 0.4 mm x 8 mm, deposited by magnetron sputtering. Using spin pumping we analyze the signal of the continuous voltage induced by ferromagnetic resonance. These samples the measured signal is a consequence of anisotropic magnetoresistance, anomalous Hall effect and inverse spin Hall effect. The thicknesses used contributes to a predominant inverse spin Hall effect signal. The ZnO spacer layer 2 nm reduces the effects of spin rectification, while maintaining spin current transfer. / Neste trabalho analisamos amostras de filmes finos de Ni81Fe19 e Pd separados por ZnO. O Ni81Fe19 foi escolhido por ser um ferromagneto com baixo campo magnético de saturação. O Pd é um metal normal com alto acoplamento spin-órbita, muito usado em estudos de efeito Hall de spin e efeito Hall de spin inverso. O ZnO é um semicondutor com o papel de diminuir a transferência de corrente de carga entre as camadas. As amostras tem espessura de 5 nm de Ni81Fe19, 3 nm de Pd e 2 nm de ZnO, com dimensões de 0,4 mm x 8 mm, depositadas por magnetron sputtering. Através da técnica de spin pumping analisamos o sinal de tensão contínua induzida por ressonância ferromagnética. Nestas amostras o sinal medido é consequência de efeitos de magnetorresistência anisotrópica, efeito Hall anômalo e efeito Hall de spin inverso. As espessuras utilizadas permitem um sinal de efeito Hall de spin inverso predominante. A camada espaçadora de 2nm de ZnO reduz os efeitos de retificação de spin, mantendo a transferência de corrente de spin.

Neste trabalho é apresentado um estudo sistemático sobre as modificações do fenômeno exchange bias (EB) quando ha a inserção de uma camada espaçadora magnética no sistema IrMn/Co, com o objetivo de melhor entender a relação interfacial deste. Foram fabricadas, via magnetron sputtering, tricamadas do tipo IrMn/Fe(tFe)/Co, onde a espessura da camada de Fe varia entre 0,25 e 1,50nm. Para a otimização do efeito de EB, as amostras foram submetidas a dois tipos de tratamento post-situ: tratamento térmico, em uma temperatura de 210 _C, na presença de um campo magnético externo de 2,1 kOe; e irradiação iônica com __ons He+, a uma energia de 40 keV, em seis fluências diferentes e campo magnético aplicado de 5,5 kOe. As caracterizações magnética e estrutural foram feita utilizando um magnetômetro de gradiente de força alternada (AGFM) e um difratômetro de raio-x, respectivamente. Os padrões de difração indicam que o IrMn cresce com textura (111) em todas as amostras, importante para a observação do EB. Uma análise do campo de deslocamento em função da espessura da camada espaçadora de Fe apresenta um aumento inicial significante do HEB, com um valor máximo em tFe=0,5 nm, seguido de um decréscimo gradual. Este comportamento é observado tanto para as amostras tratadas termicamente como para as submetidas a irradiação iônica. Isto pode ser explicado com dois mecanismos diferentes. O aumento inicial ainda não está bem entendido, mas uma possível explicação é o acréscimo na quantidade de spins interfaciais não-compensados, visto que para as baixas espessuras não se tem uma camada contínua de Fe. Outra hipótese seria a formação de ligas na interface que apresentem uma interação de troca mais intensa, como IrMnFe. As camadas espaçadoras com espessuras maiores que 0,5nm já poderiam estar completas, apresentando ordem ferromagnética, e assim causando a diminuição do EB. / In this work we present a systematic study of the modi cations on exchange bias (EB) phenomenon when a magnetic spacer layer is inserted in the IrMn/Co system, in order to better understand its interfacial relation. IrMn/Fe(tFe)/Co trilayers were prepared via magnetron sputtering, with Fe thicknesses between 0.25 and 1.50 nm. The EB e ect was optmized using two di erents post-situ treatments: thermal annealing, at 210 C, in the presence of an external magnetic eld of 2.1 kOe; and 40 keV He ion irradiation with six di erents uencies in the presence of an external magnetic eld of 5.5 kOe. Magnetic and structural characterizations were made using an alterning gradient force magnetometer (AGFM) and a x-ray di ractometer, respectively. The di raction pattern indicates an (111) textured growth of IrMn in all samples, important for the EB observation. An analysis of the exchange bias eld in function of the Fe spacer layer thickness shows a signi cant initial increase of the HEB, with a maximum value at tFe=0.5 nm, followed by a gradual decrease. This behavior is observed for both annealed and irradiated samples. This can be explained by two di erents mechanisms. The initial enhancement is not yet well understood, but a possible explanation is an increase in the number of uncompensated interfacial spins, seeing that, for low thicknesses, the Fe layer is not continuous. Another hypothesis is the formation of alloys in interface, which may present a stronger exchange interaction, e.g., IrMmFe. The spacer layers with thicknesses larger than 0.5nm could already be complete, presenting ferromagnetic order, thus causing the observed decrease in EB.

Neste trabalho é apresentado um estudo sistemático sobre as modificações do fenômeno exchange bias (EB) quando ha a inserção de uma camada espaçadora magnética no sistema IrMn/Co, com o objetivo de melhor entender a relação interfacial deste. Foram fabricadas, via magnetron sputtering, tricamadas do tipo IrMn/Fe(tFe)/Co, onde a espessura da camada de Fe varia entre 0,25 e 1,50nm. Para a otimização do efeito de EB, as amostras foram submetidas a dois tipos de tratamento post-situ: tratamento térmico, em uma temperatura de 210 _C, na presença de um campo magnético externo de 2,1 kOe; e irradiação iônica com __ons He+, a uma energia de 40 keV, em seis fluências diferentes e campo magnético aplicado de 5,5 kOe. As caracterizações magnética e estrutural foram feita utilizando um magnetômetro de gradiente de força alternada (AGFM) e um difratômetro de raio-x, respectivamente. Os padrões de difração indicam que o IrMn cresce com textura (111) em todas as amostras, importante para a observação do EB. Uma análise do campo de deslocamento em função da espessura da camada espaçadora de Fe apresenta um aumento inicial significante do HEB, com um valor máximo em tFe=0,5 nm, seguido de um decréscimo gradual. Este comportamento é observado tanto para as amostras tratadas termicamente como para as submetidas a irradiação iônica. Isto pode ser explicado com dois mecanismos diferentes. O aumento inicial ainda não está bem entendido, mas uma possível explicação é o acréscimo na quantidade de spins interfaciais não-compensados, visto que para as baixas espessuras não se tem uma camada contínua de Fe. Outra hipótese seria a formação de ligas na interface que apresentem uma interação de troca mais intensa, como IrMnFe. As camadas espaçadoras com espessuras maiores que 0,5nm já poderiam estar completas, apresentando ordem ferromagnética, e assim causando a diminuição do EB. / In this work we present a systematic study of the modi cations on exchange bias (EB) phenomenon when a magnetic spacer layer is inserted in the IrMn/Co system, in order to better understand its interfacial relation. IrMn/Fe(tFe)/Co trilayers were prepared via magnetron sputtering, with Fe thicknesses between 0.25 and 1.50 nm. The EB e ect was optmized using two di erents post-situ treatments: thermal annealing, at 210 C, in the presence of an external magnetic eld of 2.1 kOe; and 40 keV He ion irradiation with six di erents uencies in the presence of an external magnetic eld of 5.5 kOe. Magnetic and structural characterizations were made using an alterning gradient force magnetometer (AGFM) and a x-ray di ractometer, respectively. The di raction pattern indicates an (111) textured growth of IrMn in all samples, important for the EB observation. An analysis of the exchange bias eld in function of the Fe spacer layer thickness shows a signi cant initial increase of the HEB, with a maximum value at tFe=0.5 nm, followed by a gradual decrease. This behavior is observed for both annealed and irradiated samples. This can be explained by two di erents mechanisms. The initial enhancement is not yet well understood, but a possible explanation is an increase in the number of uncompensated interfacial spins, seeing that, for low thicknesses, the Fe layer is not continuous. Another hypothesis is the formation of alloys in interface, which may present a stronger exchange interaction, e.g., IrMmFe. The spacer layers with thicknesses larger than 0.5nm could already be complete, presenting ferromagnetic order, thus causing the observed decrease in EB.