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Previous issue date: 2010-10-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / We present a study of nanostructured magnetic multilayer systems in order to syn-
thesize and analyze the properties of periodic and quasiperiodic structures. This work
evolved from the deployment and improvement of the sputtering technique in our labora-
tories, through development of a methodology to synthesize single crystal ultrathin Fe (100)
films, to the final goal of growing periodic and quasiperiodic Fe/Cr multilayers and investi-
gating bilinear and biquadratic exchange coupling between ferromagnetic layer dependence
for each generation. Initially we systematically studied the related effects between deposition
parameters and the magnetic properties of ultrathin Fe films, grown by DC magnetron sput-
tering on MgO(100) substrates. We modified deposition temperature and film thickness, in
order to improve production and reproduction of nanostructured monocrystalline Fe films.
For this set of samples we measured MOKE, FMR, AFM and XPS, with the aim of investi-
gating their magnocrystalline and structural properties. From the magnetic viewpoint, the
MOKE and FMR results showed an increase in magnetocrystalline anisotropy due to in-
creased temperature. AFM measurements provided information about thickness and surface
roughness, whereas XPS results were used to analyze film purity. The best set of parame-
ters was used in the next stage: investigation of the structural effect on magnetic multilayer
properties. In this stage multilayers composed of interspersed Fe and Cr films are deposited,
following the Fibonacci periodic and quasiperiodic growth sequence on MgO (100) substrates.
The behavior of MOKE and FMR curves exhibit bilinear and biquadratic exchange coupling
between the ferromagnetic layers. By computationally adjusting magnetization curves, it
was possible to determine the nature and intensity of the interaction between adjacent Fe
layers. After finding the global minimum of magnetic energy, we used the equilibrium an-
gles to obtain magnetization and magnetoresistance curves. The results observed over the
course of this study demonstrate the efficiency and versatility of the sputtering technique in
the synthesis of ultrathin films and high-quality multilayers. This allows the deposition of
magnetic nanostructures with well-defined magnetization and magnetoresistance parameters
and possible technological applications / Nesta tese apresentamos um estudo desenvolvido em sistemas magn?ticos de multica-madas nanoestruturadas, com o objetivo principal voltado a s?ntese e an?lise das propriedades de estruturas peri?dicas e quasiperi?dicas. Este trabalho evolui desde a implanta??o e o dom?nio da t?cnica de sputtering em nossos laborat?rios, passando pelo desenvolvimento de uma metodologia para a s?ntese de filmes nanom?tricos monocristalinos de Fe (100), at? o objetivo final de crescer multicamadas do tipo Fe/Cr peri?dicas e quasiperi?dicas e analisar o comportamento do acoplamento entre as camadas ferromagn?ticas de acordo com a gera??o da amostra. Primeiramente estudamos de maneira sistematica os efeitos relacionados entre os par?metros de deposi??o e as propriedades magn?ticas de filmes nanom?tricos de Fe, crescidos por DC sputtering em substrato de MgO (100). Variamos par?metros como a temperatura de deposi??o e a espessura dos filmes, com o prop?sito de dominar o processo
de produ??o e reprodu??o de filmes nanoestruturados monocristalinos de Fe. Nesta s?rie de amostras foram realizadas medidas de MOKE, FMR, AFM e XPS, a fim de investigar suas propriedades magnetocristalinas e estruturais. Do ponto de vista magn?tico, os resultados de MOKE e FMR revelaram um crescimento da anisotropia magnetocristalina decorrente do aumento da temperatura. As medidas de AFM forneceram informa??es a respeito da espessura e rugosidade da superf?cie, enquanto que os resultados de XPS foram utilizados
na an?lise da pureza da composi??o dos filmes. O melhor conjunto de par?metros foi utilizado na etapa seguinte, a investiga??o do efeito estrutural nas propriedades magn?ticas das multicamadas. Nesta etapa foram depositadas multicamadas compostas por filmes de Fe e Cr intercalados, seguindo seq??ncia de crescimento peri?dica e quasiperi?dica de Fibonacci, em substrato de MgO (100). O comportamento das curvas obtidas por MOKE e FMR e-
videnciaram a presen?a do acoplamento de troca entre as camadas ferromagn?ticas. Atrav?s do ajuste computacional realizado para as curvas de magnetiza??o, foi poss?vel determinar a natureza e a intensidade da intera??o entre as camadas adjacentes de Fe. Ap?s minimizar numericamente a energia magn?tica total que descreve o comportamento do sistema, utiliza-se
os ?ngulos de equil?brio para obter curvas de magnetiza??o e magnetoresist?ncia. O conjunto de resultados obtidos ao longo do desenvolvimento deste trabalho demonstram a efici?ncia e versatilidade da t?cnica de sputtering na s?ntese de filmes ultrafinos e multicamadas de alta qualidade. Permitindo inclusive a deposi??o de nanoestruturas magn?ticas que apresentaram patamares bem definidos de magnetiza??o e magnetoresist?ncia com possibilidade de
aplica??o tecnol?gica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/16569 |
| Date | 21 October 2010 |
| Creators | Souza, Thatyara Freire de |
| Contributors | CPF:51233789449, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780822J1, Bezerra, Claudionor Gomes, CPF:60992565472, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780822H8, Corr?a, Marcio Assolin, CPF:93928254049, http://lattes.cnpq.br/2531075321550052, Costa, Antonio Azevedo da, CPF:22129847404, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781104J7, Soares, Edmar Avellar, CPF:86452096672, http://lattes.cnpq.br/8885496748170584, Feitosa, Carlos Chesman de Ara?jo |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em F?sica, UFRN, BR, F?sica da Mat?ria Condensada; Astrof?sica e Cosmologia; F?sica da Ionosfera |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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