Interação de troca magnética em tricamadas do tipo Fe/Mn/Co crescidas por feixe molecular : caracterização estrutural e magnética

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dc.contributor.advisor1Caetano, Edson Passamani
dc.contributor.authorFreitas, Tales Costa de
dc.contributor.referee1Petrilli, Helena Maria
dc.contributor.referee2Larica, Carlos
dc.contributor.referee3Alfonso, Jorge Luis Gonzalez
dc.date.accessioned2018-08-01T22:29:37Z
dc.date.available2018-08-01
dc.date.available2018-08-01T22:29:37Z
dc.date.issued2013-03-12
dc.description.abstractMgO(001)/Cr/Ag/Fe/Mn(t)/Co/Si type films were epitaxially grown by MBE to study the coupling angle behavior of the bcc-Fe-and bcc-Co layers separated by the Mnbcc metastable phase (bcc – body centered cubic). It was investigated the influence of the epitaxial growth of the layers and their interfacial roughnesses (structural and / or chemical), induced by change Mn thickness, on the exchange coupling angle using reflection high energy electron diffraction, X-ray reflectivity (diffraction on low angles - 2? < 10 °) and Mössbauer spectroscopy of conversion electrons (1nm thick layer of 57Fe deposited at the interface Fe/Mn). Volumetric magnetic properties, which can give us the coupling angle behavior, were studied by vibrating sample magnetometry (VSM) and ferromagnetic resonance (FMR). For the set of studied samples, it was observed that all layers were epitaxially grown, except in case of Co where we could not get the results. It was particularly found that Mn layer can grow epitaxially for thicknesses smaller than 1.16 nm. For greater Mn thicknesses, it may be continued epitaxially or a phase transition occurs (transition from Mn-ccc to a –Mn phase). Furthermore, we noted that there is an enhancement of the Mn roughness with the increase of its thickness (a result seen by a reduction of RHEED signal intensity and from the fittings of the reflectivity curves). Mössbauer spectroscopy has mainly shown a presence of two fractions: one contribution which is not affected by the interface (with a-Fe properties) and other one, which is directly affected by the Fe/Mn interface and measured by a reduction in Fe coordination numbers and/or Mn neighborhood. For both fractions, the Fe magnetic moments are in the film plane, as measured by the ratio of the spectra I23 intensity, which reach a value close to 4. From FMR and VSM data, it was found that Fe-bcc and Co-bcc layers have a non collinear coupling for all samples; an effect that is associated with changes on Mn thickness as well on interfacial roughness. It was also determined the magnetic anisotropies of the Fe-bcc and Co-bcc layers; Co anisotropy is 10% bigger than the Fe one in the studied trilayers. Overall, our results indicate that the roughness on the Fe/Mn interface is nearly constant, affecting 0.4 nm of the 1nm thick 57Fe layer deposited at this interface, but now specific results were obtained on the Mn/Co interfaces. Therefore, the observed coupling angle fluctuations still need further investigations, since it cannot be purely attributed to the magnetic spring effect from the Mn antiferromagnetic phase.
dc.description.resumoCrescemos epitaxialmente filmes do tipo MgO[001]/Cr/Ag/Fe/Mn/Co/Si por MBE para estudarmos os efeitos da variação da espessura da camada de Mn sobre o ângulo de acoplamento magnético das camadas de Fe-ccc e Co-ccc separadas pela fase metaestável de Mn-ccc. Investigamos o crescimento epitaxial das camadas e suas rugosidades interfaciais (estrutural e/ou química) através das técnicas de difração por reflexão de elétrons de altas energias, refletividade de raios-X (difração em baixos ângulos - 2θ < 10º) e de espectroscopia Mössbauer por elétrons de conversão [camada de 1nm de 57Fe depositada na interface Fe/Mn]. Investigamos as propriedades magnéticas volumétricas por meio da magnetometria de amostra vibrante (VSM) e da ressonância ferromagnética (FMR). Com relação aos métodos aplicados para obtenção de informações interfaciais, observamos o crescimento epitaxial de quase todas as camadas, exceto a de Co onde não conseguimos obter diretamente as informações nas amostras estudadas. Particularmente, observamos que a camada de Mn sempre cresce epitaxialmente para espessuras menores do que 1,16 nm e para espessuras maiores pode haver continuidade do crescimento epitaxial ou ocorrer uma transição de fase para a estrutura cristalina mais estável a 300 K que é a fase α-Mn. Além disso, observamos que há um aumento na rugosidade com o aumento da espessura de Mn (visto por redução da intensidade do sinal de RHEED e por cálculos das curvas de refletividade). Particularmente com medidas Mössbauer, demonstramos que há duas frações: uma não afetada pela interface (com propriedades do α-Fe) e outra afetada ou pela redução no número de coordenação de Fe ou pela vizinhança do Mn. Para ambas as frações, os momentos magnéticos dos átomos de Fe estão no plano do filme, medidos pela razão de intensidade I23 dos espectros que está próxima do valor 4 (incidência da radiação gama perpendicular ao plano do filme). Da caracterização magnética de volume (FMR e VSM), constatamos que as camadas de Fe e Co acoplam-se não colinearmente entre si e este acoplamento varia em valor à medida que a espessura da camada de Mn é aumentada. Determinamos também as anisotropias magnéticas das camadas de Fe-ccc e Co-ccc, sendo que a anisotropia magnética do Co é 10% superior a do Fe. Em geral, os resultados indicam que não houve variação substancial na rugosidade interfacial Fe/Mn, mas pouco se sabe sobre o que ocorre na interface Mn/Co, consequentemente as flutuações nos ângulos de acoplamentos entre Fe e Co ainda necessitam de investigações, já que não podem ser atribuída puramente a estrutura de mola magnética que poderia desenvolver o Mn-ccc através do acoplamento entre as camadas de Fe e Co.
dc.formatText
dc.identifier.citationFREITAS, Tales Costa de. Interação de troca magnética em tricamadas do tipo Fe/Mn/Co crescidas por feixe molecular : caracterização estrutural e magnética. 2013. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2013.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/7442
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectMateriais Magnéticospor
dc.subjectInterface de multicamadaspor
dc.subjectNanomagnetismopor
dc.subject.br-rjbnMatéria condensada
dc.subject.br-rjbnCampos magnéticos
dc.subject.cnpqFísica
dc.subject.udc53
dc.titleInteração de troca magnética em tricamadas do tipo Fe/Mn/Co crescidas por feixe molecular : caracterização estrutural e magnética
dc.typemasterThesis
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