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Título: Multicamadas Ferromagnéticas Nanométricas Periódicas e Quasiperiódicas
Autor(es): Souza, Thatyara Freire de
Palavras-chave: Sputtering;Moke;Multicamadas magnéticas
Data do documento: 21-Out-2010
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: SOUZA, Thatyara Freire de. Multicamadas Ferromagnéticas Nanométricas Periódicas e Quasiperiódicas. 2010. 116 f. Tese (Doutorado em Física da Matéria Condensada; Astrofísica e Cosmologia; Física da Ionosfera) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2010.
Resumo: 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
metadata.dc.description.resumo: Nesta tese apresentamos um estudo desenvolvido em sistemas magnéticos de multica-madas nanoestruturadas, com o objetivo principal voltado a síntese e análise das propriedades de estruturas periódicas e quasiperiódicas. Este trabalho evolui desde a implantação e o domínio da técnica de sputtering em nossos laboratórios, passando pelo desenvolvimento de uma metodologia para a síntese de filmes nanométricos monocristalinos de Fe (100), até o objetivo final de crescer multicamadas do tipo Fe/Cr periódicas e quasiperiódicas e analisar o comportamento do acoplamento entre as camadas ferromagnéticas de acordo com a geração da amostra. Primeiramente estudamos de maneira sistematica os efeitos relacionados entre os parâmetros de deposição e as propriedades magnéticas de filmes nanométricos de Fe, crescidos por DC sputtering em substrato de MgO (100). Variamos parâmetros como a temperatura de deposição e a espessura dos filmes, com o propósito de dominar o processo de produção e reprodução de filmes nanoestruturados monocristalinos de Fe. Nesta série de amostras foram realizadas medidas de MOKE, FMR, AFM e XPS, a fim de investigar suas propriedades magnetocristalinas e estruturais. Do ponto de vista magnético, os resultados de MOKE e FMR revelaram um crescimento da anisotropia magnetocristalina decorrente do aumento da temperatura. As medidas de AFM forneceram informações a respeito da espessura e rugosidade da superfície, enquanto que os resultados de XPS foram utilizados na análise da pureza da composição dos filmes. O melhor conjunto de parâmetros foi utilizado na etapa seguinte, a investigação do efeito estrutural nas propriedades magnéticas das multicamadas. Nesta etapa foram depositadas multicamadas compostas por filmes de Fe e Cr intercalados, seguindo seqüência de crescimento periódica e quasiperiódica de Fibonacci, em substrato de MgO (100). O comportamento das curvas obtidas por MOKE e FMR e- videnciaram a presença do acoplamento de troca entre as camadas ferromagnéticas. Através do ajuste computacional realizado para as curvas de magnetização, foi possível determinar a natureza e a intensidade da interação entre as camadas adjacentes de Fe. Após minimizar numericamente a energia magnética total que descreve o comportamento do sistema, utiliza-se os ângulos de equilíbrio para obter curvas de magnetização e magnetoresistência. O conjunto de resultados obtidos ao longo do desenvolvimento deste trabalho demonstram a eficiência e versatilidade da técnica de sputtering na síntese de filmes ultrafinos e multicamadas de alta qualidade. Permitindo inclusive a deposição de nanoestruturas magnéticas que apresentaram patamares bem definidos de magnetização e magnetoresistência com possibilidade de aplicação tecnológica
URI: http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/16569
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