Estudo do magnetismo de filmes finos multicamadas baseados em ligas níquel-cobre e antiferromagnetos de anisotropia cúbica

Informações
Tipo: 
Dissertação
Unidade da USP: 
Instituto de Física (IF)
Autor(es): 
Francisco José Garanhani
Orientador: 
Daniel Reinaldo Cornejo
Data de Publicação: 
2013
Resumo
Neste trabalho foram estudadas as propriedades magnéticas e características estruturais de filmes finos bicamadas e multicamadas formados com Ni{x}Cu{1-x} (ferromagneto, 50 x 90 e níquel puro), NiO, FeMn e IrMn (antiferromagnetos). Ligas de níquel-cobre podem ser classificadas como fracamente ferromagnéticas. Ferromagnetismo fraco gera efeitos únicos em propriedades de transporte eletrônico, junções com supercondutores e sistemas de exchange bias. Sendo uma solução sólida extremamente simples, diversas propriedades do NiCu dependem linearmente da estequiometria da liga. Os filmes finos foram depositados via magnetron sputtering em substratos monocristalinos de Si (100) a temperatura ambiente. A estrutura cristalina foi caracterizada por difração de raios-X e a morfologia foi analisada por retroespalhamento Rutherford. Propriedades magnéticas foram medidas com um SQUID a temperaturas entre 5K e 300K (curvas ZFC/FC e de magnetização a diferentes temperaturas) e com um VSM a temperatura ambiente (curvas de magnetização em diferentes ângulos no plano do filme). As amostras com Ni{x}Cu{1-x} mais ricas em cobre apresentam os maiores campos coercivo e de exchange bias a baixas temperaturas, mas os menores em altas temperaturas, geralmente respeitando as temperaturas de bloqueio indicadas nas curvas ZFC/FC. O acoplamento na interface das bicamadas NiO/Ni{x}Cu{1-x} foi muito reduzido em temperaturas mais altas, não sendo observada anisotropia unidirecional nas medidas a temperatura ambiente. As constantes de interação J{int} foram calculadas para as bicamadas Ni{x}Cu{1-x}/FeMn e Ni{x}Cu{1-x}/IrMn a 5K e temperatura ambiente. O sistema Ni/IrMn apresentou o maior valor dessa constante em ambas as temperaturas, diminuindo muito com o acréscimo de cobre na camada Ni{x}Cu{1-x}. O sistema Ni{90}Cu{10}/FeMn apresentou os maiores valores em ambas as temperaturas (excluindo o de níquel puro), comparável até com Ni/IrMn no caso de 5K. Esse comportamento pode ser explicado por uma maior afinidade entre as estruturas do FeMn e Ni{x}Cu{1-x} na direção [111], o que favorece a formação da face (111) no FeMn, mais consistentemente do que no IrMn. Nenhuma das multicamadas estudadas se comportou como uma válvula de spin, mas foi observado um aumento na coercividade e supressão do exchange bias, provavelmente por causa de acoplamento entre as camadas ferromagnéticas.