Dispositivos spintrônicos baseados no transporte de corrente polarizada em spin, torque de spins e em outros fenômenos representam grandes promessas no cenário da tecnologia de miniaturização dos dispositivos eletrônicos da atualidade. Materiais magnéticos de grande relevância tecnológica para diferentes áreas envolvem, apesar de exceções, filmes e estruturas multicamadas com alta complexidade. Avanços nesta área exigem o da estrutura das mesmas, em escala atômica, possibilitando o ajuste de suas propriedades físicas. O propósito deste trabalho é a preparação de estruturas multicamadas por sputtering, bem como o estudo de fenômenos magnéticos envolvidos nestas estruturas. O objetivo é produzir uma válvula de spin. Esta é uma estrutura multicamada composta por dois filmes ferromagnéticos separados por um espaçador não magnético. A magnetização de uma das camadas ferromagnéticas é livre para girar sob efeito de pequenos campos externos, enquanto a magnetização da outra camada ferromagnética permanece fixada por meio de acoplamento de troca com uma camada antiferromagnética. A estrutura é ajustada para permitir que pequenos campos magnéticos aplicados possam chavear a magnetização das camadas ferromagnéticas, de um estado antiparalelo à um estado paralelo, resultando na variação da resistividade elétrica da estrutura (efeito GMR). Otimização das condições de deposição foi necessária para obter estruturas com acoplamento por polarização de troca, e acoplamento antiferromagnético através do espaçador não magnético. A correlação entre as condições de deposição e as propriedades magnéticas dos filmes foi estudada. O trabalho apresentado nesta dissertação tem contribuído para a caracterização de filmes finos magnéticos, quais podem ser utilizados na produção de sensores magnéticos, e do novo sistema de sputtering montado no Laboratório de Física Aplicada do CDTN. / Spintronic devices based in the transport of spin polarized current, spins torque and other related phenomena represent big promises in the scenery of the technological miniaturization of current electronic devices. Magnetic materials of great technological relevance for different areas deal with, despite some exceptions, films and multilayered structures with high complexity. Advances on these fields require the control of those structures in atomic scale, in order to be able to tailor their physical properties. The purpose of this work is the preparation of multilayered structures by sputtering, as well the study of magnetic phenomena involved in this structures. The aim is to produce a spin valve. This is a multilayer structure composed of two ferromagnetic layers, separated by a non magnetic spacer. The magnetisation of one of the ferromagnetic layers is free to rotate under the effect of small external fields, whilst the magnetisation of the other ferromagnetic layer remains fixed by means exchange coupling to a antiferromagnetic layer. The structure is tailored to allow the small applied magnetic fields to switch the magnetisation of the ferromagnetic layers from antiparallel state to a parallel state resulting in the variation of the electrical resistivity of the structure (GMR effect). Optimization of deposition conditions was required to obtain structures with exchange bias coupling, and antiferromagnetic coupling through a non magnetic spacer. The correlation between the deposition conditions and the magnetic properties of the films was studied. The work presented in this dissertation has contributed to the characterisation of both magnetic thin films, which can be used on the production of magnetic sensors, and the new sputtering system assembled in the Applied Physics Laboratory of CDTN.

Nenhuma / In this work, the strong correlation between the structural and magnetic properties in systems of reduced dimensionality is explored. Particularly, the magnetic properties of epitaxially grown ultrathin films and coupled layers, as a function of their constitution, thickness, structure and temperature, are studied. The investigated systems illustrate that perpendicular magnetic anisotropy in thin films can be achieved via tetragonal distortion or perpendicular exchange coupling. Specifically, Fe films grown on Rh(001) are examined, with emphasis both on their spin reorientation transition and on a complex magnetic structure existing at the first Fe monolayer. Contrasted to Fe/Rh(001), Ni films grown on Rh(001) and on Pd(001) are studied, highlighting the reverse spin reorientation transition and the perpendicular magnetic anisotropy originating from the large tetragonally distorted structure created by epitaxy. Concurrently, the indication of induced moments in the Pd(001) substrate in this system is also considered. Additionally, Ni films grown on Pd(001) covered with CoO antiferromagnetic layers are explored, emphasizing the effect of exchange coupling on their magnetic perpendicular anisotropy. Finally, the system consisting of a CoO single layer grown directly on Pd(001) is investigated, highlighting the indication of a ferromagnet under-layer, induced in the Pd(001) substrate by the CoO antiferromagnetic layer. / Neste trabalho, a forte correlação entre a estrutura e as propriedades magnéticas de sistemas de dimensionalidade reduzida, é explorada. Em particular, as propriedades magnéticas de filmes e camadas acopladas epitaxiais, em função de sua constituição, espessura, estrutura e temperatura são investigadas. Os sistemas investigados exemplificam que a anisotropia magnética perpendicular em filmes finos pode ser alcançada via distorção tetragonal ou pelo acoplamento de troca perpendicular. Especificamente, filmes de Fe crescidos em Rh(001) são investigados com ênfase em sua transição de reorientação de spin e em uma estrutura magnética complexa presente na primeira monocamada de Fe. Em contraste com Fe/Rh(001), filmes de Ni crescidos em Rh(001) e em Pd(001) são estudados destacando-se a transição de reorientação de spin reversa e a anisotropia magnética perpendicular, com origem na estrutura tetragonal distorcida criada por epitaxia. Concorrentemente, a indicação de momentos magnéticos induzidos no substrato de Pd(001) nesse sistema também é considerada. Além disso, filmes de Ni crescidos em Pd(001), cobertos com camadas de CoO antiferromagnéticas, são exploradas dando ênfase no efeito de acoplamento de troca em sua anisotropia magnética perpendicular. Por fim, o sistema constituído de uma camada de CoO, crescida diretamente em Pd(001), é investigado, destacando-se a indicação de uma camada ferromagnética induzida no substrato de Pd(001) pela camada antiferromagnética de CoO.

A adição de elementos dopantes e elementos de liga aos magnetos permanentes policristalinos à base de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. Neste trabalho estudou-se a adição de 0,1% at. dos elementos: Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb ou Mo na composição Pr14FebalCo16B6 ; as adições de 0,1 % at., 0,3 % at. e 0,5 % at. dos elementos Al, Si, P, Cu ou Ga na composição Pr14FebalCo16B6Nb0,1 ; e a variação de cobalto de 0 % at. até 16 % at. ao sistema Pr2Fe14-xCoxB. Através de processo HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) obteve-se pós com tamanho de grão da ordem de 200 a 300 nm para quase todas as composições estudadas. Os pós foram utilizados para a confecção de magnetos consolidados por cianoacrilato de baixa viscosidade. De maneira geral, a adição destes dopantes resultou no aumento ou diminuição da remanência e da coercividade intrínseca da liga quando comparadas com os valores obtidos para magnetos de referência sem adição de dopantes. Porém, não foram observadas correlações entre as composições estudadas quer quanto ao número atômico ou em relação à concentração do elemento adicionado. Os resultados obtidos com a adição de Al, Si, P, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Ga, Zr ou Nb indicaram que alguns elementos atuam como substituintes do átomo de ferro na estrutura cristalina da fase magnética dura ou como modificador da microestrutura da liga. A determinação dos parâmetros da célula unitária, as posições atômicas, os sítios de substituição do ferro pelo cobalto (fator de ocupação) para a sistema Pr2Fe14-xCoxB foi realizada pelo refinamento dos padrões de pó obtidos por difração de raios X pelo método de Rietveld. Estes dados foram utilizados no cálculo das iii propriedades magnéticas por ab-initio com base na teoria do funcional densidade empregando o método LAPW (linearized augmented plane wave). A comparação dos resultados teórico e experimental apresentou forte concordância mostrando que este método é importante para o estudo da adição de dopantes ao sistema Pr-Fe-Co-B. / Estudo de Ligas e Ímãs Preparados pelo Processo Hidrogenação, Desproporção, Dessorção e Recombinação (HDDR) à Base de Pr-Fe-B com Adição de Dopantes e Elementos de Liga Eguiberto Galego RESUMO A adição de elementos dopantes e elementos de liga aos magnetos permanentes policristalinos à base de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. Neste trabalho estudou-se a adição de 0,1% at. dos elementos: Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb ou Mo na composição Pr14FebalCo16B6 ; as adições de 0,1 % at., 0,3 % at. e 0,5 % at. dos elementos Al, Si, P, Cu ou Ga na composição Pr14FebalCo16B6Nb0,1 ; e a variação de cobalto de 0 % at. até 16 % at. ao sistema Pr2Fe14-xCoxB. Através de processo HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) obteve-se pós com tamanho de grão da ordem de 200 a 300 nm para quase todas as composições estudadas. Os pós foram utilizados para a confecção de magnetos consolidados por cianoacrilato de baixa viscosidade. De maneira geral, a adição destes dopantes resultou no aumento ou diminuição da remanência e da coercividade intrínseca da liga quando comparadas com os valores obtidos para magnetos de referência sem adição de dopantes. Porém, não foram observadas correlações entre as composições estudadas quer quanto ao número atômico ou em relação à concentração do elemento adicionado. Os resultados obtidos com a adição de Al, Si, P, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Ga, Zr ou Nb indicaram que alguns elementos atuam como substituintes do átomo de ferro na estrutura cristalina da fase magnética dura ou como modificador da microestrutura da liga. A determinação dos parâmetros da célula unitária, as posições atômicas, os sítios de substituição do ferro pelo cobalto (fator de ocupação) para a sistema Pr2Fe14-xCoxB foi realizada pelo refinamento dos padrões de pó obtidos por difração de raios X pelo método de Rietveld. Estes dados foram utilizados no cálculo das iii propriedades magnéticas por ab-initio com base na teoria do funcional densidade empregando o método LAPW (linearized augmented plane wave). A comparação dos resultados teórico e experimental apresentou forte concordância mostrando que este método é importante para o estudo da adição de dopantes ao sistema Pr-Fe-Co-B.

O presente estudo apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades de magnetotransporte nos compostos Ba(Fe1−xMnx)2As2 com x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % de Mn. Este sistemas apresentam ordem antiferromagnética do tipo onda de densidade de spin (Spin Density Wave - SDW). Em baixas concentrações de Mn, a transição magnética é acompanhada de uma transição estrutural do estado tetragonal e paramagnético de alta temperatura para um estado ortorrômbico e magneticamente ordenado de baixas temperaturas. Os resultados de magnetorresistência mostram efeitos de condução por duas bandas (elétrons e lacunas). Observa-se também efeitos do mecanismo de supressão da desordem de spin induzida pelo campo magnético aplicado. As medidas de resistividade Hall mostram que a contribuição Hall anômala está presente e domina em todo o regime magneticamente ordenado. O mecanismo de espalhamento por impurezas magnéticas, skew-scattering, é o principal responsável pela contribuição anômala ao efeito Hall. Outro objeto de estudo desta Tese é a família de compostos RCo12B6 (R = Y, Gd e Ho). O ordenamento magnético observado nestes compostos depende do átomo de terra rara presente. No composto YCo12B6 ocorre uma ordem do tipo ferromagnética (TC ≈ 148 K). Entretanto, os compostos GdCo12B6 e HoCo12B6 apresentam um estado do tipo ferrimagnético (TC ≈ 160 K e 144 K, respectivamente), com uma temperatura de compensação em torno de 50 K. Resultados de magnetização, calor específico, efeito magnetocalórico, resistividade, magnetorresistência e efeito Hall são apresentados e discutidos. Os resultados de resistividade e magnetorresistência indicam que a condução elétrica é polarizada em spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. Nas medidas de efeito Hall evidenciou-se a presença de bandas de elétrons e lacunas. O mecanismo de skew-scattering é a contribuição mais importante ao termo anômalo da resistividade Hall destes sistemas. Contudo, uma segunda contribuição ao efeito Hall anômalo deve ser considerada. Essa contribuição é relacionada ao efeito de quiralidade originada por canting na sub-rede de Co. Indícios da presença de frustração também são percebidos nos resultados de magnetização, magnetorresistência, efeito magnetocalórico e impedância elétrica. Neste último, também se observa o efeito Hopking nas vizinhanças da temperatura de ordem magnética. / This work presents an experimental investigation on the magnetotransport properties of the compounds Ba(Fe1−xMnx)2As2, with x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % Mn. These compounds exhibit Spin DensityWave (SDW) antiferromagnetic ordering. In low Mn concentration, a structural transition from a high-temperature paramagnetic and tetragonal phase to a low-temperature antiferromagnetic and orthorhombic phase is observed. The magnetoresistance results show contributions from the conduction by two bands (electrons and holes) and from the suppression of spin disorder induced by the applied magnetic field. Hall resistivity measurements shows that the anomalous contribution is dominant in the magnetically ordered phase. The asymmetric scattering mechanism by magnetic impurities, known as skew scattering, is responsible for the anomalous contribution to the Hall effect in the Ba(Fe1−xMnx)2As2 system. Magnetotransport studies, as well as magnetization, specific heat and magnetocaloric effect experiments were performed in the compounds RCo12B6 (R = Y, Gd and Ho). The magnetic ordering observed in these systems depends on the rare-earth atom. In the compound YCo12B6, a ferromagnetic type ordering is observed (TC ≈ 148 K). The compounds GdCo12B6 and HoCo12B6 show a magnetic order of ferrimagnetic type (TC ≈ 160 K e 144 K, respectively), with a compensation temperature around 50 K. The resistivity and magnetoresistance results indicate that the current is spin polarized. Hall resistivity measurements are consistent with two-band conduction (electrons and holes). The skew scattering mechanism is the most relevant contribution to the anomalous Hall resistivity in these compounds. However, a second anomalous contribution to the anomalous Hall effect must be considered. This term is due to canting of the Co moments that originates a chiral mechanism. Evidences of frustration are also present in the results of magnetization, magnetoresistance, magnetocaloric effect and electrical impedance. In the last, one also observes the occurrence of the Hopkinson effect around TC.

Chapas de aço elétrico (0,7% Si e 0,3% Al) foram laminadas a diferentes graus de deformação e recozidas (760º C, 2h) de modo a obter diferentes tamanhos de grão por recristalização. Um outro conjunto de chapas do mesmo material foi recozido a tempos e temperaturas diferentes de modo a obter tamanho de grão variado por crescimento de grão. Os tamanhos de grão foram medidos pelo método dos interceptos e os parâmetros da distribuições de tamanho de grão determinados por um método semi-analítico que se baseia na medição das áreas individuais de cada grão na micrografia. A partir do ensaio quase-estático de histerese magnética no quadro de Epstein obtiveram-se os campos coercivos de cada amostra, a diferentes induções máximas (0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 e 1,5T). Notou-se que o conjunto dos dados se enquadra com menos de 4% de desvio médio absoluto uma lei fenomenológica do tipo: Hc aBmax^c /TG bBmax^d Na qual Hc é o campo coercivo, TG é o tamanho de grão, Bmax é a indução máxima do ensaio de histerese e a, b, c e d são os parâmetros de ajuste. A partir da inserção do efeito do campo desmagnetizante no contorno de grão no modelo físico de Mager obteve-se uma boa estimativa para os valores dos parâmetros independentes da indução a e b, além de propor um significado físico para os mesmos. Com a integração dos modelos Mager e Preisach, determinou-se uma equação diferente para o ajuste dos dados, a qual oferece um valor aproximado de c. Para que o modelo físico explique completamente a relação fenomenológica resta ainda elucidar o parâmetro d. / Electrical steel sheets (0,7% Si and 0,3% Al) were cold-rolled and annealed (760º C, 2h) in order to obtain different grain sizes through recrystallization. Another set of sheets from the same material were annealed at different temperatures and time-frames, so as to produce different grain sizes through grain growth. Grain size was measured through the intercept method and grain size distribution parameters were determined via a semi-analytical method based on measurement of individual grain areas upon micrographs. From quasistatic hysteresis measurements in an Epstein frame, the coercive field of each sample was determined at various maximum induction values (0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 e 1,5T). The data set fits with less than 4% average deviation a phenomenological law of the type: Hc aBmax^c /TG bBmax^d In which Hc is the coercive field, TG is the grain size, Bmax is the maximum induction value and a, b, c and d are the fitting parameters. By introducing the grain boundary demagnetizing field effect on Magers physical model, a good estimate of the values of a and b was obtained, as well as a reasonable explanation to their physical meaning. Integrating Mager and Preisach models, a different equation for the data was obtained, which offered an approximate value of c. In order for physical models do fully explain the phenomenological equation, there is still need to understand the parameter d.

A adição de elementos dopantes e elementos de liga aos magnetos permanentes policristalinos à base de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. Neste trabalho estudou-se a adição de 0,1% at. dos elementos: Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb ou Mo na composição Pr14FebalCo16B6 ; as adições de 0,1 % at., 0,3 % at. e 0,5 % at. dos elementos Al, Si, P, Cu ou Ga na composição Pr14FebalCo16B6Nb0,1 ; e a variação de cobalto de 0 % at. até 16 % at. ao sistema Pr2Fe14-xCoxB. Através de processo HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) obteve-se pós com tamanho de grão da ordem de 200 a 300 nm para quase todas as composições estudadas. Os pós foram utilizados para a confecção de magnetos consolidados por cianoacrilato de baixa viscosidade. De maneira geral, a adição destes dopantes resultou no aumento ou diminuição da remanência e da coercividade intrínseca da liga quando comparadas com os valores obtidos para magnetos de referência sem adição de dopantes. Porém, não foram observadas correlações entre as composições estudadas quer quanto ao número atômico ou em relação à concentração do elemento adicionado. Os resultados obtidos com a adição de Al, Si, P, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Ga, Zr ou Nb indicaram que alguns elementos atuam como substituintes do átomo de ferro na estrutura cristalina da fase magnética dura ou como modificador da microestrutura da liga. A determinação dos parâmetros da célula unitária, as posições atômicas, os sítios de substituição do ferro pelo cobalto (fator de ocupação) para a sistema Pr2Fe14-xCoxB foi realizada pelo refinamento dos padrões de pó obtidos por difração de raios X pelo método de Rietveld. Estes dados foram utilizados no cálculo das iii propriedades magnéticas por ab-initio com base na teoria do funcional densidade empregando o método LAPW (linearized augmented plane wave). A comparação dos resultados teórico e experimental apresentou forte concordância mostrando que este método é importante para o estudo da adição de dopantes ao sistema Pr-Fe-Co-B. / Estudo de Ligas e Ímãs Preparados pelo Processo Hidrogenação, Desproporção, Dessorção e Recombinação (HDDR) à Base de Pr-Fe-B com Adição de Dopantes e Elementos de Liga Eguiberto Galego RESUMO A adição de elementos dopantes e elementos de liga aos magnetos permanentes policristalinos à base de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. Neste trabalho estudou-se a adição de 0,1% at. dos elementos: Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb ou Mo na composição Pr14FebalCo16B6 ; as adições de 0,1 % at., 0,3 % at. e 0,5 % at. dos elementos Al, Si, P, Cu ou Ga na composição Pr14FebalCo16B6Nb0,1 ; e a variação de cobalto de 0 % at. até 16 % at. ao sistema Pr2Fe14-xCoxB. Através de processo HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) obteve-se pós com tamanho de grão da ordem de 200 a 300 nm para quase todas as composições estudadas. Os pós foram utilizados para a confecção de magnetos consolidados por cianoacrilato de baixa viscosidade. De maneira geral, a adição destes dopantes resultou no aumento ou diminuição da remanência e da coercividade intrínseca da liga quando comparadas com os valores obtidos para magnetos de referência sem adição de dopantes. Porém, não foram observadas correlações entre as composições estudadas quer quanto ao número atômico ou em relação à concentração do elemento adicionado. Os resultados obtidos com a adição de Al, Si, P, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Ga, Zr ou Nb indicaram que alguns elementos atuam como substituintes do átomo de ferro na estrutura cristalina da fase magnética dura ou como modificador da microestrutura da liga. A determinação dos parâmetros da célula unitária, as posições atômicas, os sítios de substituição do ferro pelo cobalto (fator de ocupação) para a sistema Pr2Fe14-xCoxB foi realizada pelo refinamento dos padrões de pó obtidos por difração de raios X pelo método de Rietveld. Estes dados foram utilizados no cálculo das iii propriedades magnéticas por ab-initio com base na teoria do funcional densidade empregando o método LAPW (linearized augmented plane wave). A comparação dos resultados teórico e experimental apresentou forte concordância mostrando que este método é importante para o estudo da adição de dopantes ao sistema Pr-Fe-Co-B.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-05-04T12:27:14Z No. of bitstreams: 1 Barbosa_tese_2015_final.pdf: 18085491 bytes, checksum: fb88b27cf57a9ae236af7360496e03f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T12:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_tese_2015_final.pdf: 18085491 bytes, checksum: fb88b27cf57a9ae236af7360496e03f5 (MD5) Previous issue date: 2015-12-10 / CAPES, FAPEMA,CNPQ / Multiferroics show coupling between at least two ferroics orders . The rare-earth manganites double perovskite structure are multiferroic materials which have been extensively studied in the last decade since the discovery of the magno capacitance La2NiMnO6 (LNMO). Besides the search for a semiconductor ferromagnetic at room temperature has attracted much attention due to its direct application in Spintronics for development of quantum computers. The LNMO is a semiconductor whose multiferroic ferromagnetic Curie temperature is near room temperature (Tc ~ 280 K), which allows its application in magnetic devices that can be controlled by electric fields. In this work, the dopamos LNMO with different concentrations of barium to investigate the effects on the structural, magnetic and vibrational. The results show that even a small concentration of barium increases the magnetic response due to an increase in structural order and changes the symmetry of LNMO, while the Curie temperature and oxidation states are not changed. Using the results of spin-phonon coupling and infrared spectroscopy we concluded that the structural planning is responsible for increasing the magnetic moment and that the colossal dielectric constant of LNMO is purely extrinsic origin. / Materiais multiferróicos mostram acoplamento entre pelo menos duas ordens ferróicas. As manganitas de terras-raras com estrutura de perovskita dupla são materiais multiferróicos que têm sido extensivamente estudados na última década, desde a descoberta da magnetocapacitância na La2NiMnO6 (LNMO). Ademais a busca por um semicondutor ferromagnético à temperatura ambiente tem atraído muita atenção devido às suas aplicações diretas em Spintrônica para desenvolvimento de computadores quânticos. A LNMO é um multiferróico semicondutor ferromagnético cuja temperatura de Curie é perto da temperatura ambiente (Tc~280 K), o que permite sua aplicação em dispositivos magnéticos que podem ser controlados por campos elétricos. Neste trabalho, dopamos a LNMO com diferentes concentrações de bário para investigar os efeitos nas propriedades estruturais, magnéticas e vibracionais. Os resultados mostram que mesmo uma pequena concentração de bário aumenta a resposta magnética devido ao aumento do ordenamento estrutural bem como muda a simetria da LNMO, enquanto que a temperatura de Curie e os estados de oxidação não são alterados. Usando os resultados do acoplamento spin-fônon e da espectroscopia no infravermelho pudemos concluir que o ordenamento estrutural é responsável pelo aumento do momento magnético e que a constante dielétrica colossal da LNMO tem origem puramente extrínseca.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-05T20:42:39Z No. of bitstreams: 1 MayanneSilva.pdf: 14921508 bytes, checksum: f23bae019911ebcb5c64e47d629239c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T20:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MayanneSilva.pdf: 14921508 bytes, checksum: f23bae019911ebcb5c64e47d629239c8 (MD5) Previous issue date: 2016-11-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Here we report the structural, magnetic and magnetocaloric properties of DyMX (M = Cu and Pt; X = Si and Ge) and R2CuSi3 (R = Eu, Nd and Dy) intermetallic compounds. Polycrystalline samples were synthesized by arc melting under argon atmosphere. X-ray diffraction (XRD) analysis by Rietveld method confirm the desired crystallographic phase for all studied samples. Magnetization data show antiferromagnetic ordering around 12.8 K, 4.36 K, 8.7 K and 8.8 K for DyCuSi, DyCuGe, DyPtSi and DyPtGe, respectively. External applied magnetic field induces metamagnetic phase transitions in these compounds. However, the values of magnetic moment in T = 2 K and H = 5T () were lower than the respective values of the R ion effective magnetic moment, indicating that not all magnetic moments are oriented to the external applied field, in H = 5T. Eu2CuSi3 compound presented two ferromagnetic transitions at ܶ = 39.5 K and ܶ = 30 K for H ≤ 0.2 T. On the other hand, Nd2CuSi3 end Dy2CuSi3 magnetization data present characteristic of spin glass behavior in low temperatures (T ≤ 5.6 K for R = Nd e T ≤ 9.5 K for R = Dy) and low magnetic field (H < 0.2 T). When the external magnetic field increase, the magnetization increase faster and show saturation tendency in H = 5 T which indicate ferromagnetic interaction. Our results show a significant magnetocaloric effect (MCE) for all studied samples, which was characterized by a broad peak in the entropy variation change curves ሺȂ οܵ௠ሻ associated with the magnetic transition. The maximum MCE was obtained for DyCuSi compound ( = 23.7 J/kg.K and ܴܥ = ܲ421.5 J/kg), which indicate that this compound belongs to the class of magnetic materials with giant magnetocaloric effect. Large MCE was obtained for DyCuGe, Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 ( values ranging from 11.4 to 14.8 J/kg K). While conventional MCE was observed for DyPtGe, DyPtGe and Eu2CuSi3 compound values ranging from 8.1 to 11.2 J/kg.K). The obtained results, indicate that the DyMX and R2CuSi3 studied compound present interesting characteristics for application as refrigerant material in cryogenic temperatures. / Nesse trabalho estudou-se as propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas de compostos intermetálicos das famílias DyMX (M = Cu e Pt; X = Si e Ge) e R2CuSi3 (R = Eu, Nd e Dy) visando avaliar a potencialidade destes para aplicação na refrigeração magnética. As amostras foram sintetizadas por fusão em forno à arco voltaico, sob atmosfera de argônio. Medidas de difração de raios-X e a análise dos difratogramas com o método Rietveld mostraram que as amostras sintetizadas apresentaram a fase cristalográfica desejada. As medidas de magnetização mostraram que os compostos da série DyMX apresentam ordenamento antiferromagnético em torno de 12,8 K, 4,36 K, 8,7 K e 8,8 K para DyCuSi, DyCuGe, DyPtSi e DyPtGe, respectivamente. A aplicação de campo magnético externo induz transições metamagnéticas nesses materiais abaixo de . Porém, os valores do momento magnético em T= 2 K e H= 5 T foram menores que os respectivos valores do momento efetivo do íon magnético trivalente na matriz metálica, indicando que nem todos os spins estão orientados com o campo aplicado. Já dentre os compostos R2CuSi3, o Eu2CuSi3 apresentou duas transições ferromagnéticas = 39,5 K e = 30 K. Enquanto que Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 apresentaram comportamento típico de spin-glass, em baixas temperaturas (T≤ 5,6 K para R= Nd e T= 9,5 K para R= Dy) e baixos campos magnéticos (H< 0,1 T). Com o aumento do campo externo aplicado a magnetização aumenta rapidamente e mostra tendência de saturação em H= 5 T, indicando interação ferromagnética. Os resultados mostram que o efeito magnetocalórico (EMC) dos compostos estudados apresenta valores expressivos, tendo sido caracterizado por um pico alargado nas curvas de variação isotérmica da entropia associado com a transição magnética dos respectivos compostos. O máximo EMC obtido foi o do DyCuSi ( = 23,7 J/kgK e = 421,5 J/kg), o que sugere que este composto pertence à classe dos materiais magnéticos com EMC gigante. Os compostos DyCuGe, Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 apresentaram EMC grande ( entre 11,4 e 14,8 J/kg.K) e os demais pertencem a classe de materiais com EMC convencional ( entre 8,1 e 11,2 J/kg.K). Os resultados obtidos para as duas séries de compostos intermetálicos estudados nesse trabalho indicam que estes apresentam características interessantes para a aplicação como material refrigerante em temperaturas criogênicas.

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um mini-motor síncrono trifásico, sem escovas e com ímãs permanentes no rotor, utilizado em aeromodelos. O núcleo do estator, usualmente construído com chapas laminadas, foi obtido a partir do processo de Metalurgia do Pó (M/P). Confeccionaram-se corpos de prova de ferro puro, Fe1%P, Fe2%P, Fe3%P, Fe1%Si, Fe3%Si e Fe50%Ni. Foram analisadas as características físicas dos materiais sinterizados que compreendem as grandezas magnéticas: curvas de histerese, resistividade elétrica. Analisaram-se as grandezas mecânicas: dureza e tensão de escoamento. Com os dados magnéticos obtidos, realizaram-se simulações computacionais de funcionamento, onde se observou o fluxo de entreferro e torque. Efetuaram-se ensaios em núcleos de transformadores para analisar as perdas por correntes parasitas. Os resultados foram comparados também com os do estator de chapas. Foi realizada a construção do núcleo do estator a partir de Fe1%P. O estator do mini-motor foi bobinado e instalado em uma carcaça de um mini-motor existente no comércio, para efetuar testes em bancada de acionamento em correntes variadas, onde pôde ser analisada sua eficiência em comparação com o mini-motor com núcleo do estator de chapas. Foi mostrado que é possível a construção de um motor elétrico com núcleo do estator em bloco único de Fe1%P por processo de Metalurgia do Pó, atingindo 74% da eficiência em relação ao mini-motor com núcleo do estator de chapas. / This study aimed to develop three-phase synchronous motor small, brushless and permanent magnets in the rotor, used in model airplanes. The stator core usually constructed of rolled sheets, was obtained from the powder metallurgy process (M / P). Crafted to pure iron specimens, Fe1% P, Fe 2% P, Fe3% P, Fe1% Si, Fe3% Si and Fe50% Ni. They analyzed the physical characteristics of the sintered materials which comprise the magnetic quantities: hysteresis curves, electrical resistivity. Hardness and yield stress: mechanical magnitudes were analyzed. With the magnetic data, computer simulations were carried out of operation where the flux of airgap observed and torque. Tests were affected in cores of transformers for analyzing eddy current losses. The results were also compared with those of the stator plates. Construction of the stator core from Fe1% P was performed. The mini-motor stator was wound and installed in an enclosure of an existing mini-motor trade, for testing in drive bench in varying currents, which could be analyzed efficiency compared to the mini-motor with stator core plates. It has been shown that the construction of an electric motor with the stator core in a single block P Fe1% by Powder Metallurgy process is possible, reaching 74% efficiency relative to the mini-core motor with stator plates.

Neste trabalho estudamos um ferromagneto de Ising em uma rede bidimensional. Consideramos fases espacialmente anisotrópicas em um modelo de Ising dipolar frustrado na presença de um campo externo, em uma aproximação de campo médio e também em outros dois modelos com configurações mais simples das paredes de domínio. Em um primeiro momento, foi estudado o modelo de Ising em uma rede quadrada, no qual há a competição entre a interação de troca, a qual favorece um estado uniforme, e a interação dipolar, que favorece a presença de domínios. Os domínios de equilíbrio observados têm a estrutura de listras ou faixas simétricas, quebrando a isotropia espacial do sistema. Na segunda parte do estudo, é adicionado ao sistema um campo magnético externo, o qual é homogêneo; este campo favorece uma orientação preferencial das faixas, gerando um padrão de modulação de faixas assimétricas. Este campo externo está também em competição com a interação dipolar, favorecendo o estado uniforme. Experimentos recentes [1, 2] mostram uma transição de fases inversa uniforme-moduladauniforme, a medida que se diminui a temperatura para um campo externo fixo. Resultados analíticos em um modelo de Ginzburg-Landau [3] mostram a curva reentrante campo vs. temperatura, perto do ponto crítico, onde o modelo é válido. No estudo a campo nulo, analisamos o comportamento do sistema com o aumento da intensidade relativa entre os parâmetros de interação de troca e dipolar δ. Observamos que, para grandes valores de δ, o sistema apresenta uma grande metaestabilidade e o período de modulação das faixas cresce fortemente próximo `a transição. Na região de δ grande, o semi-período da modulação h obedece `a relação h(δ) ∼ eδ/2, de acordo com estudos realizados em [4]. No estudo com campo externo, através de uma análise numérica, mostramos que os graus de liberdade internos das paredes de domínio são essenciais para a presença da transição inversa. Também mostramos que em um modelo com paredes estreitas não é observada a reentrância (transição inversa). Em altas temperaturas os graus de liberdade adicionais do modelo de campo médio aumentam a entropia do sistema, reduzindo a energia livre. Em temperaturas baixas as paredes de domínio tornam-se mais estreitas e com os correspondentes graus de liberdade congelados, o que, eventualmente, induz a transição inversa para a fase homogênea. Mostramos também que, aumentando o campo magnético a uma temperatura constante, a largura da faixa aumenta muito rapidamente ao aproximar-se da linha de campo crítico, e diverge na transição. Nosso objetivo é obter o diagrama de fases para o modelo de Ising deste sistema, e explicar a origem da transição inversa observada em filmes magnéticos ultrafinos com anisotropia perpendicular. / In this work we study a Ising ferromagnet on a two-dimensional lattice. We consider spatially anisotropic phases in a dipolar frustrated Ising model in an external field in a mean field approximation and also in two other models with a simpler configuration of the domain walls. At first, was studied the Ising model on a square lattice, in which there is the competition between the exchange interaction, which favors a uniform state, and the dipolar interaction, which favors the presence of domains. The equilibrium domains have the structure of symmetric stripes or bands, breaking the isotropy of the system. In the second part of the study, it is added to the system an external magnetic field, which is homogeneous; this field favors a preferential orientation of stripes, generating a modulation pattern of asymmetric bands. This external field is also in competition with the dipolar interaction, favoring the uniform state. Recent experiments [1, 2] show an inverse phase transition uniform-modulated-uniform, as the temperature is reduced at fixed external field. Analytical results in a Ginzburg- Landau model [3] show the reentrant curve field vs. temperature, near the critical point, where the model is valid. In the zero field case, we analyzed the system behavior with growing values of the parameter δ, which measures the relative intensity between the exchange and dipolar interactions. We observe that, for large values of δ, the system displays a large metastability and the modulation period of stripes grows strongly near the transition. In the region of large δ , the half-period of modulation h, follows the relation h(δ) ∼ eδ/2, according to studies conducted in [4]. At high temperatures the additional degrees of freedom of mean-field model increase the entropy of the system, reducing the free energy of the stripe phase. At low temperatures the domain walls becomes narrower and the corresponding degrees of freedom frozen, which eventually induces an inverse transition to the homogenous phase. We also show that, for growing external field at constant temperature, the stripe width grows strongly when approaching the critical field line, and diverges at the transition. Our goal is to obtain the phase diagram for the Ising model on this system, and explain the origin of the inverse symmetry breaking transition observed in ultrathin magnetic films with perpendicular anisotropy.