Controle das Estruturas Cristalinas e Anisotropias Magnéticas em Filmes à Base de Co e Gd.
Nome: TIAGO PULCE BERTELLI
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 11/12/2015
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| EDSON PASSAMANI CAETANO | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
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| CARLOS LARICA | Examinador Interno |
| EDSON PASSAMANI CAETANO | Orientador |
| FERNANDO PELEGRINI | Examinador Externo |
| MARCIO SOLINO PESSOA | Examinador Externo |
| RUBEM LUIS SOMMER | Examinador Externo |
Páginas
Resumo: Apresenta-se, neste trabalho, um estudo sistemático dos efeitos dos parâmetros experimentais [ângulo de deposição do feixe em relação ao substrato α (e/ou posição no substrato); velocidade de rotação do porta-substrato ω; campo magnético de deposição HD; temperatura do substrato TS] sobre os campos de anisotropias cúbica HKC, uniaxial HKU e de exchange bias HEB de filmes finos de Co e Gd, bicamadas de Co/IrMn e IrMn/Gd e tricamadas de Co/IrMn/Gd preparados pela técnica de magnetron sputtering. Usando a técnica de difração de raios-X, demonstrou-se que, independentemente dos valores dos parâmetros α, ω e HD, os filmes de Co crescem sobre a camada semente de Ta orientados na direção [111] com fase estrutural cúbica de face centrada fcc. Para os filmes de Gd, crescidos sobre o Ta, demonstrou-se que quanto maior o valor de TS maior a tensão interna na camada de Gd que, por sua vez, favorece a estabilização da fase fcc até a espessura de Gd tGd de 10 nm (anteriormente resultados da literatura reportavam valores de 4 nm). O aumento do valor de tGd ou a diminuição de TS provoca, nas camadas atômicas de Gd crescidas sobre o Ta, relaxação estrutural para a estrutura hexagonal compacta hcp. Com relação aos campos de anisotropias, obtidos pelas medidas de ressonância ferromagnética FMR, demonstrou-se que devido à deposição oblíqua α ≠ 0° pode-se controlar o campo de anisotropia uniaxial HKU do filme de Co, sendo que, para HD = 0, o máximo valor de HKU = 72 Oe para α = 55° e ω = 0 rpm. Combinando deposição oblíqua para valores baixos de α (22 ≤ α ≤ 40°) com diferentes velocidades de rotação ω (0, 30 e 40 rpm) do porta-substrato durante a deposição dos filmes de Co, controlam-se nas amostras anisotropias puramente cúbica HKC, puramente uniaxial HKU ou combinada HKC + HKU. Ainda dos resultados de FMR nos filmes de Co, demonstrou-se que o campo de anisotropia HKC ≅ 2,8 Oe permanece aproximadamente constante independentemente dos valores de α, ω e HD, enquanto que o campo de anisotropia HKU decresce linearmente com o aumento da velocidade de rotação ω a uma taxa de -0,35 Oe/rpm, (posição central: 15,7 ≥ HKU ≥ 1,4 Oe e extremidade do porta-substrato: 20,6 ≥ HKU ≥ 6,5 Oe, para o intervalo de 0 ≤ ω ≤ 40 rpm, respectivamente). Usando medidas de magnetometria, demonstrou-se que a fase fcc do Gd possui magnetização de 175 emu/cm3 e campo coercivo de 100 Oe, aproximadamente constantes em um amplo intervalo de temperatura (10 ≤ T ≤ 400 K), enquanto a fase hcp do Gd apresenta altos campo coercivo (HC = 480 Oe) e magnetização de saturação (MS = 640 emu/cm3). No caso das bicamadas Co/IrMn, verificou-se que a presença do campo de deposição HD (aplicado no plano do filme) aumenta significativamente o campo uniaxial HKU (13 → 33 Oe) e o de exchange bias HEB (33 → 55 Oe) quando preparam-se as amostras na posição central. Para os filmes produzidos nas extremidades do porta-substrato há um aumento ainda maior no valor de HKU (130%) devido à variação angular α durante a rotação do porta-amostra. Para as tricamadas, considerando também as amostras nas extremidades, o campo HKU sofre um aumento anômalo (~ 45 → ~ 220 Oe, 5 vezes), acompanhado por um aumento de 45% no valor do campo HEB (~ 55 → ~ 80 Oe) para a interface Co/IrMn, quando se cresce o Gd sobre a camada IrMn; fato ainda não compreendido.
