Orientador: Prof. Dr. José Antonio Souza / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Neste trabalho, foram estudados tres sistemas de metais de oxidos de transicao os quais apresentam propriedades fisicas fortemente correlacionadas. O primeiro sistema foi uma serie da familia das manganitas La1-xCaxMnO3, com x = 0.20, 0.25, 0.30, 0.34, 0.40 e 0.45. Um estudo sistematico das propriedades magneticas e de transporte eletrico foi realizado nessa serie. O mecanismo de transporte eletrico usando o modelo de hopping de pequenos polarons no regime nao adiabatico foi revisitado considerando termos de ordem superior na equacao que descreve a probabilidade de hopping. Foi obtida uma equacao mais generica para descrever satisfatoriamente a dependencia com a temperatura da resistividade eletrica dos compostos com maior dopagem (x = 0.40 e 0.45). A analise dos parametros fisicos obtidos do ajuste indica que o regime nao adiabatico considerando termos de ordem superior e necessario para descrever o mecanismo de transporte eletrico em compostos com resistividade eletrica elevada. Por outro lado, um desvio da lei de Curie-Weiss foi observado no estado paramagnetico nesta serie indicando a presenca de interacoes magneticas de curto alcance. Um estudo sistematico do momento magnetico efetivo em funcao da temperatura e dos portadores de carga indica que tal desvio nao pode ser causado pela formacao de clusters ferromagneticos, onde os ions de Mn3+ e Mn4+ interagem via o mecanismo de dupla troca, como comumente sugerido na literatura. Os resultados revelam que os eletrons eg estao localizados no ion de Mn3+ independentemente da introducao de buracos no sistema sugerindo a presenca de interacoes magneticas do tipo supertroca. O segundo sistema estudado e a ferrita de bismuto com propriedades multiferroicas Bi2Fe4O9. A influencia da introducao de desordem quimica no composto Bi2Fe4O9, atraves da substituicao parcial do Fe pelo Mn [Bi2Fe4-xMnxO9+¿Ã, com x = 0, 1.0, 2.0, 3.0 e 4.0], sobre as propriedades fisicas foi investigada. Foi encontrado que a desordem quimica causa alteracoes em varias propriedades: (1) surgimento de uma coexistencia de duas fases cristalograficas tipo-Bi2Mn4O10 e tipo-Bi2Fe4O9 para x = 1.0 e 2.0; (2) inducao de uma transicao antiferromagnetica em temperaturas muito baixas onde a temperatura de Neel (TN) varia com x; (3) diminuicao do valor da resistividade eletrica alcancando o seu minimo valor em x = 3.0. Foi observado que o mecanismo de transporte eletrico de todas as amostras obedece ao regime adiabatico do modelo de hopping de pequenos polarons. A energia de ativacao e a frequencia de hopping de algumas amostras exibem uma alteracao em altas temperaturas. Foi sugerido que tais alteracoes sao induzidas devido a variacoes nas posicoes de equilibrio dos ions de oxigenio, caracterizadas atraves de medidas locais usando a tecnica de correlacao angular perturbada. Alem disso, um campo magnetico hiperfino foi encontrado, o qual surge devido a transicao antiferromagnetica de longo alcance das amostras Bi2Fe4O9 (250 K) e Bi2Mn4O10 (39 K). Evidencias do acoplamento magnetoeletrico nas amostras Bi2Fe4O9 e Bi2Mn4O10 foram reveladas atraves de uma variacao anomala na dependencia com a temperatura da frequencia quadrupolar (¿ËQ) e do parametro de assimetria (¿Å). O terceiro composto estudado e a ferrita de bismuto BiFeO3 a qual tambem exibe propriedades multiferroicas. Um estudo sistematico das propriedades magneticas e eletricas de nanoparticulas de BiFeO3 com dois tamanhos levemente diferentes (S1 e S2) foi realizado. Medidas de susceptibilidade magnetica em funcao da temperatura sugerem a presenca de um estado do tipo spin-glass em baixas temperaturas nas duas amostras. Foi mostrado que a presenca de fase magnetica espuria em porcentagens muito pequenas (nao detectaveis por difracao de raios x) pode afetar fortemente as propriedades magneticas e eletrica de nanoparticulas de BiFeO3. Mostrou-se que as propriedades eletricas (resistividade eletrica, impedancia, polarizacao e constate dieletrica) desse composto podem ser influenciadas pela adsorcao quimica e fisica de moleculas de agua na superficie da amostra. Medidas de resistividade eletrica obtidas em atmosfera ambiente revelaram que a principal contribuicao ao mecanismo de conducao e a delocalizacao de vacancias de oxigenio. Ja as medidas realizadas com fluxo de argonio mostraram uma queda abrupta em forma de cascata da resistividade eletrica em funcao da temperatura. Esse processo e reversivel com a diminuicao da temperatura sugerindo uma transicao de fase. Acredita-se que nas medidas em atmosfera ambiente, esse efeito e suprimido devido ao aumento da resistividade eletrica causado pela dessorcao de moleculas de agua em altas temperaturas. Alem disso, a polarizacao eletrica e constante dieletrica assumem valores colossais em altas temperaturas e baixas frequencias. / In this work, we have studied three systems of transition metal oxides which exhibit strongly correlated physical properties. The first system was the magnetoresistive series La1-xCaxMnO3, with x = 0.20, 0.25, 0.30, 0.34, 0.40 and 0.45. A systematic study of the magnetic and electrical transport properties has been done in this series. The non-adiabatic regime of the small polaron model was revisited considering higher order terms in the hopping probability equation. We have obtained a more general equation in order to describe the temperature dependence of the electrical resistivity for compounds with higher doping (x = 0.40 to 0:45). The analysis of the physical parameters obtained from the fitting indicates that the non-adiabatic regime with higher order terms is needed to describe the electric transport mechanism in compounds with high electrical resistivity. On the other hand, it was observed a deviation from the Curie-Weiss law in the paramagnetic state indicating the presence of short-range magnetic interactions in this series. A systematic study of the effective magnetic moment as a function of temperature and charge carriers indicates that such deviation may not be caused by the formation of ferromagnetic clusters, where the ions Mn3+ and Mn4+ interact via double exchange mechanism, as commonly suggested in the literature. The results reveal that electrons eg are localized in the Mn3+ ion regardless of the introduction of holes in the system suggesting the presence of super-exchange like magnetic interactions. The second studied system was the bismuth ferrite Bi2Fe4O9 with multiferroic properties. The influence of the chemical disorder, produced by partial substitution of Fe in the Mn-site [Bi2Fe4-xMnxO9+å, with x = 0, 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0], on the physical properties of Bi2Fe4O9 was studied. We have found that several physical properties are altered by the chemical disorder: (1) appearance of coexistence of two crystallographic phases Bi2Fe4O9-type and Bi2Mn4O10-type for x = 1.0 and 2.0; (2) presence of an antiferromagnetic transition at very low temperatures where the Neel temperature (TN) depends on x; (3) reduction of electrical resistivity value which reaches its minimum value at x = 3.0. It has been observed that the electric transport mechanism for all samples follows the adiabatic regime of the small polaron model. Interesting, the values of the activation energy and hopping frequency of some samples are not constant. We suggested that this result is caused by variation in the equilibrium positions of oxygen ions. Such variations were characterized by using the perturbed angular correlation local technique. Furthermore, we have observed that a hyperfine magnetic field arises simultaneously with the long-range antiferromagnetic transition in the samples Bi2Fe4O9 (TN = 250 K) and Bi2Mn4O10 (TN = 39 K). An anomalous behavior in the temperature dependence of the quadrupolar frequency (íQ) and asymmetry parameter (ç) provided evidence about the existence of magnetoelectric coupling in the compounds Bi2Fe4O9 and Bi2Mn4O10. The third studied system was the bismuth ferrite BiFeO3 which also exhibits multiferroic properties. We have performed an electrical and magnetic properties comprehensive study on two sets of BiFeO3 nanoparticles with slightly different sizes (S1 and S2). It was observed that the presence of spurious magnetic phase in very small amounts (not detectable by x-ray diffraction) can strongly affect the magnetic and electrical properties of BiFeO3 nanoparticles. We have also observed that the electrical properties (resistivity, impedance, polarization, and dielectric constant) of this compound can be influenced by chemical and physical adsorption of water molecules on the sample surface. Furthermore, the analysis of the electrical resistivity measurements obtained at ambient atmosphere suggests that the delocalization of oxygen vacancies is the main contribution to the transport mechanism. On the other hand, the measurements obtained with argon flow revealed that the electrical resistivity undergoes an abrupt decrease such as cascade-like behavior. This process is reversible on warming and cooling curves suggesting a phase transition. We believe that in the measurements obtained at ambient atmosphere, this effect is suppressed due to increase of the electrical resistivity caused by desorption of water molecules at high temperatures. The electrical polarization and dielectric constant exhibit colossal values at high temperatures and low frequencies.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, foram estudadas a preparação e a caracterização debionanocompósitos à base de gelatina e magnetita. Sacarose foi empregada comoagente de reticulação e gelatina tipo A e gelatina tipo B foram comparadas nautilização para a preparação das microesferas por meio de emulsão água-em-óleo.As microesferas foram caracterizadas por VSM, DSC, TGA, FTIR, testes deinchamento, espectroscopia de absorção atômica, microscopia ótica e microscopiaeletrônica de varredura. Um planejamento de experimentos variando-se aconcentração de gelatina e de sacarose, a temperatura e a velocidade de agitaçãofoi realizado a fim de encontrar quais parâmetros influenciam o diâmetro dasmicroesferas. A concentração de gelatina e velocidade de agitação foram osparâmetros diretamente associados com os tamanhos de partículas. A distribuiçãode tamanho das partículas revelou que o diâmetro das microesferas variou de 5 a 60micrômetros, com predominância na faixa de 11 a 30 micrômetros. A extensão dareticulação foi aumentada com o aumento do tempo de aquecimento na etapa depreparação das microesferas. Todos os bionanocompósitos apresentaramsuperparamagnetismo. Os resultados mostraram que não há diferença significativa entre a utilização de gelatina do tipo A e gelatina do tipo B. Além disso, o estudo de reticulação degelatina revelou que, ao contrário do que diz a literatura, a sacarose não é umagente de reticulação para as cadeias proteicas, pois não foram encontradasevidências de uma reação química entre a sacarose e gelatina / The preparation and characterization of microbeads based on gelatin and magnetite are reported. Sucrose was employed as crosslinking agent and type A gelatin and type B gelatin were compared for preparation of microspheres by water-in-oil emulsion. The microbeads were characterized by VSM, DSC, FTIR, swelling ratio, atomic absorption spectroscopy and optical and scanning electronic microscopy. The influence of gelatin and sucrose concentration, temperature and stirring speed on the microbeads characteristics was studied. The gelatin concentration and stirring speed were the parameters directly associated with the particle sizes. The particle size distribution revealed that the diameter of the microspheres ranged from 5 to 60 micrometers, with predominance in the range from 11 to 30 micrometers. The extent of cross linking increased as a function of preparation heating time periods. The microbeads presented superparamagnetism. The results show that have no significant difference between the utilization of type A gelatin and type B gelatin. In addition, the gelatin crosslinking study revealed that sucrose is not a crosslinking agent because there was no evidence of chemical reaction between sucrose and gelatin

O crescimento de lmes nos ferromagnéticos sobre uma superfícies vicinal induz uma anisotropia uniaxial que atua juntamente com a anisotropia magnetocrislanina. Neste estudo, lmes nos de Co foram depositados sobre Si(111) para investigar o papel dessa anisotropia nas propriedades magnéticas do lme. Os substratos foram preparados quimicamente via uma solução de NH4F e caracterizados via microscopia de força atômica. Os lmes, depositados via desbaste iônico, foram caracterizados estruturalmente via difratometria de raio-x e microscopia de tunelamento. As propriedades magnéticas foram determinadas via magnetometria a efeito Kerr magnetoóptico, onde observou-se a presen ça de uma anisotropia uniaxial dominante. Um modelo fenomelógico de reversão da magnetização via rotação coerente foi aplicado para ajustar as curvas de histerese, e as constantes de anisotropia uniaxial para cada espessura foram determinadas.

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No. of bitstreams: 1 gonçalves_lf_dr_guara.pdf: 5953100 bytes, checksum: 5575be8c51df4743f9dc5776305df382 (MD5) Previous issue date: 2018-07-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os elementos de memórias de múltiplos estados nos quais a informação pode ser armazenada tanto nos estados de polarização quanto no estado de magnetização espontânea do elemento, podem ser obtidos, através da fabricação de filmes finos texturizados de BiFeO3 (BFO) dopados com Cálcio, sobre eletrodo de (Pt/TiO2/SiO2/Si), visando otimizar as propriedades ferroeletromagnêticas. O método Pechini ou percursores poliméricos, depositados por “Spin-Coating”, é relativamente de fácil controle e baixo custo para a deposição de filmes finos texturizados. O cristal do BiFeO3 possui uma estrutura perovskita distorcida em um sistema romboédrica , mas em formato de filme fino encontramos uma fase pseudo tetragonal favorável as propriedades de memorias de múltiplos estados, como a diminuição da degradação, aumento da polarização espontânea e remanescente, diminuição na corrente de fuga, diminuição do tempo de resposta ao impulso, crescimento epitaxial, controle de vacâncias de oxigênio e diminuição de fases secundarias. Tudo isso é atingido, através de variações das resinas, controlando a volatização excessiva do Bismuto e de parâmetros no crescimento do filme, como, o tempo e temperatura de cristalização, da quantidade de dopante Ca, na variação de diferentes eletrodos óxidos de base para produção do filme fino. Apesar das excelentes propriedades dos filmes finos de BiFeO3 (BFO), dois sérios problemas são comumente encontrados para imediata aplicação deste material em memórias multiferróicas: alta densidade de corrente, resultado da flutuação de valência dos íons Fe (Fe3+ para Fe2+) com consequente criação de vacâncias de oxigênios, da existência de fases secundárias e elevado campo coercitivo causado pelo grande número de contornos de grãos, que restringe a reversão da polarização. Uma transição condutor-isolante foi observada pela dopagem do BFO com Ca devido ao completo preenchimento dos níveis de fermi levando a uma transição ferroelétrico-antiferromagnético. Além disso, o uso do cálcio como dopante (x = 0,30) melhora as propriedades ferroelétricas dos filmes de BFO pois: reduz a resistência a fadiga, a retenção de dados e o campo coercitivo do filme suprimindo a volatilização de óxido de bismuto e a presença de vacâncias de oxigênio. A cristalização de filmes em eletrodos condutores de LSCO, no forno de microondas conduziu a uma excelente resposta piezoelétrica, quando comparada aos eletrodos de LaNiO3 devido à restrição das cargas espaciais para interface filme-substrato. / The multi-state memory elements in which the information can be stored in both the polarization states and the spontaneous magnetization state of the element can be obtained by the production of calcium-doped thin films of BiFeO3 (BFO) on electrode (Pt / TiO2 / SiO2 / Si), in order to optimize ferroelectromagnetic properties. The Pechini method or polymer precursors, deposited by Spin-Coating, is relatively easy to control and low cost for the deposition of textured thin films. The crystal of the BiFeO3 has a perovskite structure distorted in a rhombohedral system, but in thin film format we find a pseudo tetragonal phase favorable to the properties of memories of multiple states, such as the decrease of the degradation, increase of the spontaneous and remaining polarization, decrease in the current reduction of impulse response time, epitaxial growth, control of oxygen vacancies and decrease of secondary phases. All of this is achieved through variations of the resins, controlling the excessive volatilization of Bismuth and parameters in the growth of the film, such as the time and temperature of crystallization, the amount of dopant Ca, in the variation of different base oxides electrodes for production of the thin film. Despite the excellent properties of the BiFeO3 (BFO) thin films, two serious problems are commonly encountered for the immediate application of this material in multiferroic memories: high current density, resulting in Fe (Fe3 + to Fe2 +) valence fluctuation with consequent oxygen vacancies, the existence of secondary phases and a high coercive field caused by the large number of grain contours, which restricts the reversal of polarization. A conductor-insulate transition was observed by the BFO doping with Ca due to the complete filling of the fermi levels leading to a ferroelectric-antiferromagnetic transition. In addition, the use of calcium as a dopant (x = 0.30) improves the ferroelectric properties of BFO films because: it reduces fatigue endurance, data retention and the coercive field of the film by suppressing bismuth oxide volatilization and the presence of oxygen vacancies. In contrast, leads to a low piezoelectric signal, by reducing the remaining polarization along the a-axis, in which the piezoelectric properties are quite pronounced. The crystallization of films on LSCO conductive electrodes in the microwave oven led to an excellent piezoelectric response image when compared to the LaNiO3 electrodes due the inhibition of space charges migration to the film-substrate interface

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo.pdf: 10956 bytes, checksum: b3ab8ff2ededda1434fbc70325d132f4 (MD5) Previous issue date: 2010-12-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Semi-processed electrical steels require annealing after processing in the motors manufactures to improve motors efficiency by reducing losses and increasing permeability. Annealing in fully processed electrical steel is performed to relax the residual stress and promote recovery or recrystallization of distorted parts. Commercial samples from different steels with different chemical compositions were selected to evaluate the influence of final annealing heat treatment temperature and dew point on the magnetic properties, the carbon content and grain size increase. Were performed with annealing atmosphere without steam and with dew point of 5, 10, 20 and 25°C at temperatures of 760 and 790°C. Magnetic losses, relative permeability, carbon content, grain size and mechanical properties measurements were made in addition to the evaluation of the microstructure to determine this influence. It was observed in the semi-processed steel with 300 ppm carbon content, which with dew point increase the carbon content reduce the grain size increase and improve magnetic properties. In the other steels studied, reducing the dew point improved the magnetic properties, but the atmosphere without steam has improved only fully processed steel with 2% silicon. It was found that in fully processed steels the best results were obtained with annealing temperature of 790°C. / Aços elétricos semiprocessados necessitam de recozimento após a sua manufatura para melhorar o rendimento dos motores com a redução das perdas magnéticas e aumento da permeabilidade. os aços totalmente processados o recozimento é realizado para relaxar as tensões residuais e promover a recuperação ou recristalização das partes deformadas. Amostras comerciais de diferentes aços com variadas composições químicas foram selecionadas para avaliar a influência do ponto de orvalho e temperatura de recozimento final nas propriedades magnéticas, no teor de carbono e no aumento do tamanho de grão. Foram realizados recozimentos com atmosfera sem vapor e com ponto de orvalho de 5, 10, 20 e 25°C, nas temperaturas de 760 e 790°C. Medições de perdas magnéticas, permeabilidade, teor de carbono, tamanho de grão e propriedades mecânicas, além da avaliação da microestrutura, foram efetuados para determinar esta influência. Foi verificado no aço com 300 ppm de carbono, que com aumento do ponto de orvalho reduziu o teor de carbono, aumentou o tamanho de grão e melhorou as propriedades magnéticas. Nos demais aços estudados, a redução do ponto de orvalho melhorou as propriedades magnéticas, porém com ausência de umidade somente houve melhora no aço totalmente processado com 2% de silício. Foi verificado ainda que nos aços totalmente processados os melhores resultados foram obtidos com a temperatura de recozimento de 790°C.

Nesta dissertação, foram sintetizados copolímeros à base de estireno (STY), divinilbenzeno (DVB) e metacrilato de metila (MMA) com propriedades magnéticas pela técnica de polimerização em suspensão. Os copolímeros foram caracterizados quanto à sua morfologia, ao teor de ferro incorporado, à densidade aparente, à distribuição de tamanho de partículas e quanto às suas propriedades magnéticas. Foi avaliado o efeito da variação da quantidade de MMA introduzida na reação de copolimerização sobre o teor de ferro incorporado no copolímero. Copolímeros que não utilizaram MMA foram, em geral, os que apresentaram maior incorporação de ferro e melhor controle morfológico. A substituição da gelatina como agente de suspensão por uma mistura de gelatina e 2-hidroxietilcelulose levou a um melhor controle morfológico das partículas do copolímero. Quando a temperatura foi alterada de 80oC para 70oC e a velocidade de agitação de 480rpm para 360rpm, houve um aumento no teor de ferro incorporado nas partículas poliméricas / In this study copolymers based on styrene (STY), divinylbenzene (DVB) and methyl methacrylate (MMA) with magnetic properties were synthesized by suspension polymerization technique. The copolymers were characterized according to morphology, iron content incorporated, bulk density, particle size distribution and magnetic properties. The effect of MMA content introduced in the copolymerization reaction on iron content in copolymer was evaluated. Generally, copolymers without MMA presented the biggest iron content incorporated and the best morphologic control. The replacement of gelatin as suspension stabilizer by mixture of gelatin and 2-hydroxyethylcellulose improved the morphologic control of particles (spheric shape). When the temperature was decreased from 80oC to 70oC and the velocity of stirring from 480rpm to 360rpm the iron content in polymeric particles increased

Ce travail a pour objectif de contribuer à l’étude du magnétisme dans les oxydes isolants de type AB2O6 (A = Fe, Co, Ni; B = Ta, Sb). Ces composés cristallisent dans une structure trirutile et présentent une variété très riche de phases magnétiques. Tous les ordres observés peuventêtre classés comme antiferromagnétiques mais diffèrent d’un ordre simple de type Néel. En outre, les substitutions comme FexCo1−x Ta2O6, FexNi1−xTa2 O6 et Cox Ni1−xTa2O6 conduisent à des domaines de coexistence de phases magnétiques et à des points bicritiques dans les diagrammes de phases TN (x). Une caractéristique par- ticulièrement intéressante de ces composés est le caractère quasi-bidimensionnel de leur magnétisme, puisque les ions de métaux de transitions A apparaissent dans des réseaux plans séparés par deux plans d’ions non magnétiques B. Une forte anisotropie de champ cristallin est observée sur les sites magnétiques, résultant de la distorsion axiale des octaèdres d’oxygènes qui entourent ces ions A. Nous avons abordé deux aspects complémentaires: théorique et expérimental. Du point de vue théorique, une reformulation du modèle bi- dimensionnel jusqu’à present utilisée pour décrire la susceptibilité paramagnétique nous a permi d’obtenir des constants d’échange compatibles avec les types d’ordre magnétique planaire observés. Considérant que le caractère tridimensionnel des structures magnétiques révélées par diffraction neutronique indique l’importance du couplage entre plans, quoique faible, à basse température, nous proposons un modèle tridimensionnel coherent avec les ordres observés dans le plan ab ainsi que le long de l’axe c. Du point de vue expérimental, nous faisons des substitutions sur le site non magnétique pour modifier de fa¸con systematique l’espacement entre les plans magnétiques et, en consequence, le couplage entre eux. En particulier, nous avons synthétisé des composés du type ANbxTa2−xO6 avec A = Fe, Ni et Co, tout en restant dans le domaine de stabilité de la phase quadratique, puisque la présence de Nb favorise une phase orthorhombique. Une caractérisation structurale et magnétique de ces systèmes est faite par diffraction de rayons X et de neutrons, complétées par des mesures de susceptibilité magnétique, chaleur spécifique et aimantation en fonction du champ appliqué. Nous étudions également des séries avec Sb à la place de Nb où nous avons également effectué des remplacements sur le site magnétique. / Este trabalho tem por objetivo contribuir para o estudo do magnetismo em óxidos isolantes do tipo AB2O6 (A = Fe, Co, Ni; B = Ta, Sb). Esses compostos cristalizam-se numa estrutura trirutilo e apresentam uma variedade muito rica de fases magnéticas. Todos os ordenamentos observados podem ser classificados como antiferromagnéticos, embora difiram de uma ordem simples do tipo Néel. Além disso, substituições como FexCo1−xTa2O6, FexNi1−xTa2O6 e CoxNi1−xTa2O6 produzem regiões de coexistência de fases e pontos bicríticos nos digramas de fases T vs. x. Uma característica particularmente interessante desses compostos é a natureza quase-bidimensional do seu magnetismo, pois os íons de metais de transição A aparecem em planos de rede separados por dois planos de íons não magnéticos B. Também se observa uma forte anisotropia de campo cristalino sobre os sítios magnéticos devido `a orientação e distorção axial dos octaedros de oxigênio que cercam os íons A. Nossa abordagem envolve dois aspectos complementares: teórico e experimental. Do ponto de vista teórico, reformulamos o modelo bidimensional até aqui utilizado para descrever a susceptibilidade paramagnética, de forma a compatibilizá-lo com todos os ordenamentos magnéticos planares observados. Considerando que o caráter tridimensional das estruturas magnéticas reveladas por difração de nêutrons indica a importância do acoplamento entre planos, ainda que fraco, a baixas temperaturas, propomos um modelo tridimensional consistente com os ordenamentos observados tanto no plano ab como ao longo do eixo c. Do ponto de vista experimental, fazemos substituições no sítio não magnético, buscando alterar de forma sistemática o espaçamento entre planos e, consequentemente, o acoplamento entre eles. Em particular, sintetizamos compostos do tipo ANbxTa2−xO6 com A = Fe, Ni e Co, procurando permanecer na região de estabilidade da fase tetragonal, pois a presença de Nb favorece uma fase ortorrômbica. A caracterização estrutural e magnética é feita via difração de raios-X e de nêutrons, bem como medidas de susceptibilidade magnética, calor específico e magnetização em função do campo aplicado. Estudamos, ainda, séries com Sb no lugar de Nb, nas quais fazemos substituições também no sítio magnético. / This work aims to contribute to the study of magnetism in insulating oxides of the type AB2O6 (A = Fe, Co, Ni, Ta = B, Sb). These compounds crystallize in a trirutile structure and present a rich variety of magnetic phases. All the observed orderings can be classified as antiferromagnetic, but they differ from a simple Néel type order. Moreover, substitutions such as FexCo1−xTa2O6, FexNi1−xTa2O6 and CoxNi1−xTa2O6 produce several regions of phase coexistence and bicritical points in the phase diagram T vs. x. A particularly interesting characteristic of these compounds is the quasi-two-dimensional nature of their magnetism, since the transition-metal ions A appear in layers separated by two planes of the non-magnetic ions B. They also show strong crystal-field anisotropy on the magnetic sites due to axial distortion of the oxygen octahedra surrounding the A ions. Our approach involves two complementary aspects: theoretical and experimental. From the theoretical point of view, a reformulation of the two-dimensional model used until now to describe the paramagnetic susceptibility allows us to obtain exchange parameters compatible with the observed planar magnetic orderings. Considering that the three-dimensional character the magnetic structures revealed by neutron diffraction indicates that the coupling between planes, although weak, plays an important role to low temperatures, we propose a three-dimensional model consistent with the observed orderings both in the ab plane and along the c axis. From the experimental point of view, we make substitutions on the non-magnetic sites, in order to systematically modify the spacing between planes and, consequently, the coupling between them. In particular, we have synthesized compounds of type ANbxTa2−xO6 with A = Fe, Ni and Co, remaining in the stability region of tetragonal phase, since the presence of Nb favors an orthorhombic phase. The structural and magnetic characterization of the systems is done via the X-ray and neutron diffraction as well as measurements of magnetic susceptibility, specific heat, and magnetization as a function of the applied field. We also study series with Sb in place of Nb where we additionally include substitutions in the magnetic site.

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.

No contexto de sistemas de baixa anisotropia, medidas de magnetização para verificar os efeitos magnéticos induzidos pela substituição do íon Mn+2 por Cu+2 em um quase unidimensional antiferromagneto tipo Heisenberg CsMn1-xCuxA3.2H2O (A = Cl, Br) foram feitas. Nas amostras diluídas com derivados de Br observamos o aparecimento de uma magnetização remanente abaixo de TN quando elas são resfriadas em um pequeno campo axial aplicado ao longo do eixo fácil. Isso não ocorre com as amostras diluídas com derivados de Cl. A troca intra-cadeia tanto com os compostos de Cl e Br é antiferromagnética, entretanto a troca entre-cadeias ao longo de eixo fácil é antiferromagnética no composto com Cl e ferromagnética com o Br. Esse fato parece ser determinístico no surgimento de momentos espontâneos abaixo de TN no composto com bromo. Além disso, medidas de magnetização do monocristal antiferromagnético de sítio diluído A2Fe1-xInxCl5.H2O (A = Cs) foram feitas em baixos campos magnéticos (H) aplicados ao longo do eixo de fácil magnetização. Os dados revelaram que uma magnetização remanente Mr se desenvolve abaixo a temperatura de Néel TN. Essa Mr(T) é paralela ao eixo fácil e satura para campos H ~ 1Oe e ela aumenta com decréscimo de T. Ela também possui uma dependência de temperatura como outros sistemas diluídos da mesma família (A = K, Rb). Para todos esses sistemas, a curva normalizada Mr(t)/ Mr(t = 0,3), onde t=T/TN é a temperatura reduzida, é independente de x e acompanha uma curva universal. No contexto de sistemas de alta anisotropia, a dependência da temperatura do excesso de magnetização em baixos e altos campos foi investigada para o antiferromagneto 3D de Ising FexZn1-xF2 (x = 0.72; 0.46 e 0.31) e também o sistema puro FeF2. Verificamos que Mr surge tanto paralela ou perpendicular ao eixo fácil. A magnitude de Mr, para baixos campos (H < 1 Oe) depende de H, mas satura para campos de alguns Oersted. O esperado comportamento de campo aleatório (RF), em campos altos, é observado quando H é aplicado ao longo do eixo fácil. / In the context of low anisotropy, the magnetization measurements to find out the magnetic effects induced by the substitution of Mn+2 by Cu+2 íons in the quaseone-dimensional Heisenberg-like antiferromagnets CsMn1-xCuxA3.2H2O (A = Cl,Br) were made. In the diluted samples of the Br derivative, we observe the appearance of a remanent magnetization (Mr) below TN when they are cooled in a small axial magnetic field applied along the easy axis. This does not occur in the diluted samples of the Cl derivative. The intra-chain exchange both in Cl and Br compounds is antiferromagnetic, however the inter-chain exhange along the easy axis is antiferromagnetic in the chloride compound and ferromagnetic in the bromide. This fact seems to be deterministic in the appearance of the net moments below TN in the bromide. Moreover, the magnetization measurements on single crystals of the sitediluted antiferromagnet A2Fe1-xInxCl5.H2O (A = Cs) were carried out at low magnetic fields (H) applied along the easy axis. The data revealed that a Mr develops below the Néel temperature TN. This Mr(T) is parallel to the easy axis , saturates for H ~ 1 Oe and it increases with decreasing T. It has also temperature dependence as another diluted systems of the same family (A = K, Rb). For all these systems the normalized Mr(t)/Mr(t = 0,3), where t = T/TN is the reduced temperature, is independet of x and follow a universal curve. In the context of high anisotropy, the temperature dependence of the excess magnetization at low and high fields was investigated for the diluted antiferromagnet FexZn1-xF2 (x = 0.72; 0.46 and 0.31) and pure system FeF2 as well. It was found that Mr is either along the easy axis or perpendicular to it. The size of Mr for very low fields (H < 1 Oe) depends on H but it sature for fields of the order of few Oersteds. The expected random field (RF) behaivor is observed when H is applied along the easy axis at higher fields.

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.