Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As interações magnéticas nas interfaces entre diferentes materiais magnéticos estruturados em camadas são um tópico particularmente importante hoje em dia em física e ciências dos materiais, principalmente quando combinamos materiais ferromagnéticos e semicondutores. O efeito de polarização de troca (exchange bias - EB) associado à interação na interface entre um material antiferromagnético (AFM) e um material ferromagnético (FM) tem sido extensivamente investigado tanto devido à sua importância fundamental para dispositivos como válvulas de spin, efeitos de magneto resistência túnel e magneto resistência gigante, como também devido às suas propriedades físicas básicas.
Este trabalho apresenta um estudo sobre três sistemas FM / AFM: o efeito de polarização de troca em bicamadas Fe / EuTe, a estrutura e o magnetismo de filmes de Ni50Mn50 crescidos epitaxialmente sobre um monocristal de Cu3Au(001), bem como bicamadas de Fe / Ni50Mn50 / Cu3Au(001) e, por último, as anisotropias magnéticas no plano e a polarização de troca em bicamadas Ni1-xFex / Fe50Mn50. Para realizá-lo, utilizamos várias técnicas de preparação e caracterização de filmes finos (epitaxia por feixe molecular MBE, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X XPS, espectroscopia de elétrons Auger AES, difração de elétrons LEED e RHEED, difração de raios X - DRX, efeito Kerr magneto óptico MOKE, SQUID, ressonância ferromagnética RFM e espectroscopia Mössbauer de elétrons de conversão - CEMS).
Parte significativa dos resultados registrados e discutidos neste trabalho apresenta um caráter pioneiro, pois o efeito de polarização de troca em sistemas de metais 3d crescidos sobre o antiferromagneto EuTe e o estudo do crescimento de filmes de Ni50Mn50 sobre Cu3Au(001) não haviam sido explorados até então.
As bicamadas Fe / EuTe (111) apresentaram o raro efeito de EB positivo e um forte efeito de envelhecimento na interface FM / AFM. O comportamento magnético da camada de Fe é influenciado pela qualidade / textura do filme de EuTe / BaF2(111).
Os filmes de Ni50Mn50 de espessura entre 9 e 13 ML cresceram epitaxialmente e camada por camada sobre o monocristal de Cu3Au(001). Não houve variação do parâmetro de rede no plano do filme de Ni50Mn50 relativo ao substrato. Os estudos de magnetometria MOKE realizados nos filmes de Ni50Mn50 / Cu3Au(001), Fe / Cu3Au(001) e Fe / Ni50Mn50 / Cu3Au(001) sugeriram que nossos filmes de NiMn na concentração equiatômica são AFM.
As bicamadas de Ni1-xFex / Fe50Mn50 apresentaram além da anisotropia unidirecional induzida (EB), uma anisotropia magnética uniaxial no plano, sendo que as direções dessas duas anisotropias (de troca e uniaxial) não são coincidentes. Além disso, amostras submetidas a um tratamento térmico curto após o procedimento de resfriamento sob campo (field cooling) apresentaram um aumento do efeito de EB. / Magnetic interaction at interfaces between different layered magnetic materials is an important current topic in physics and materials science, particularly when combining ferromagnetic metals and semiconductors. The exchange bias effect associated with the exchange coupling between antiferromagnetic (AFM) and ferromagnetic (FM) systems, has been extensively studied both due to its key role in spin valves and tunneling magnetoresistance devices, among others, and due to its interesting basic properties.
This work presents three studies of different FM / AFM systems: the exchange bias effect in Fe / EuTe(111) bilayers, the structure and magnetism of Ni50Mn50 and Fe / Ni50Mn50 bilayers epitaxialy grown on a Cu3Au(001) single crystal and, finally, in plane magnetic anisotropies and exchange bias effect in Ni1-xFex / Fe50Mn50 bilayers. Thin films of these systems were prepared under Molecular Beam Epitaxy (MBE) conditions, and characterized by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Auger Electron Spectroscopy (AES), Electron Diffraction (LEED and RHEED), X-ray Diffraction (XRD), Magneto-Optical Kerr Effect (MOKE), Superconducting Quantum Interference Device (SQUID), Ferromagnetic Resonance (FMR) and Conversion Electron Mössbauer Spectroscopy (CEMS).
Most of the results presented in this work had not been reported yet, as for example the exchange bias effect in 3d metals / EuTe (AFM) systems and the study of the growth of Ni50Mn50 films on Cu3Au(001).
The exchange bias effect in Fe / EuTe(111) bilayers was investigated employing different cooling fields from 2 to 70 kOe. It has been found positive and negative shifts of the magnetic hysteresis loops. These shifts change drastically with the samples aging, pointing to structural modifications of the FM / AFM interface.
Ni50Mn50 films with thickness between 9 and 13 monolayers have been grown epitaxialy and layer by layer on Cu3Au(001) crystal. Magnetometry studies in Ni50Mn50 / Cu3Au(001), Fe / Cu3Au(001) and Fe / Ni50Mn50 / Cu3Au(001) suggested an AFM order in the NiMn films with equiatomic concentration.
The Ni1-xFex / Fe50Mn50 bilayers presented both exchange anisotropy (EB) and an additional uniaxial anisotropy at the ferromagnetic layer. It has been found that the characteristic directions of these two anisotropy terms are not coincident. Furthermore, it was observed that samples submitted to a short annealing after the magnetic field cooling procedure presented an increase in the exchange bias effect.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:31 |
| Date | 27 February 2007 |
| Creators | Reinaldo Borges de Oliveira Junior |
| Contributors | Waldemar Augusto de Almeida Macedo, Maximiliano Delany Martins |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTMA - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Unknown |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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