Fenômenos de Exchange Bias e Exchange Spring em Tricamadas NiFe/IrMn/Co: A Influência da Textura Cristalográfica da camada IrMn.
Nome: ISABEL LIZ CASTRO MERINO
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 19/07/2013
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| EDSON PASSAMANI CAETANO | Orientador |
| VALBERTO PEDRUZZI NASCIMENTO | Co-orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ANTONIO ALBERTO RIBEIRO FERNANDES | Examinador Interno |
| CARLOS LARICA | Examinador Interno |
| EDSON PASSAMANI CAETANO | Orientador |
| ELISA MARIA BAGGIO-SAITOVITCH | Examinador Externo |
| FLÁVIO GARCIA | Examinador Externo |
Páginas
Resumo: Apresenta-se, no presente trabalho, uma investigação sistemática, através da caracterização estrutural e magnética, da infuência da textura cristalográfica sobre o efeito de Exchange Spring presente nas tricamadas NiFe/IrMn/Co depositadas, à temperatura ambiente, pelo método de Magnetron Sputtering. Usando a difração de Raios-X,
demonstrou-se que as camadas de NiFe, IrMn e Co estão texturizadas com orientação [111]-fcc quando a deposição ocorre sobre a camada semente de Ta, não havendo constatação de outros tipos de orientações. Para as amostras crescidas sobre a camada semente de Cu, além da orientação majoritária [111]-fcc, orientações do tipo [200] e [220] encontram-se também presentes nos difratogramas das heteroestruturas NiFe/IrMn/Co. Deste modo, constata-se que o sistema com Ta possui um grau de textura [111] maior do que aquele do sistema com Cu. Da análise das curvas de difração de Raios-X em ângulos rasantes (refletividade) dos sistemas com Cu e Ta, verifica-se que o sistema com Cu possui uma elevada rugosidade na interface Si/Cu (2,8 nm), quando comparada com aquela da interface Si/Ta (0,2 nm) do sistema com Ta. A combinação das técnicas de magnetização DC e ressonância ferromagnética, à temperatura ambiente, nos proporcionou estudar a anisotropia magnética planar e os efeitos conjugados de Exchange Bias (acoplamento de troca unidirecional nas interfaces NiFe/IrMn e IrMn/Co) e Exchange Spring nas heteroestruturas NiFe/IrMn/Co. Os resultados de magnetização DC sugerem que o efeito de Exchange Spring existe mesmo antes da aplicação de um resfriamento com campo magnético (indução de anisotropia unidirecional). O fenômeno de Exchange Spring (consequentemente a estrutura de spins do IrMn) se mostrou fortemente dependente do grau de textura [111] da camada de IrMn que, por sua vez, é dependente da camada semente (Cu ou Ta) depositada sobre o substrato de Si(100). Verificou-se, a posteriori, que um campo magnético de resfriamento de 10 Oe (desde 400 K até 300 K) é suficiente para estabelecer o efeito de Exchange Bias em ambas as interfaces (NiFe/IrMn e IrMn/Co). Observou-se que os maiores valores do campo de Exchange Bias ocorrem quando se estabiliza a estrutura L12 do IrMn (intervalo 6-8 nm), a qual possui baixa tensão cristalográfica. Devido aos diferentes graus de textura (um efeito de rugosidade pode também estar presente), demonstra-se que o efeito de Exchange Bias da interface IrMn/Co é distinto para os sistemas com Ta e Cu. Para os sistemas com anisotropia unidirecional, comprovou-se que ao se aumentar a espessura da camada de IrMn (de 5 a 30 nm), o ângulo de acoplamento entre a camada de NiFe e a camada de Co aumentou no sistema com Cu e reduziu no sistema com Ta, apresentando comportamentos opostos. Explicaram-se estes resultados considerando: (i) diferentes anisotropias das camadas de Co e IrMn induzidas pelo grau de textura [111] e (ii) campos de Exchange Bias distintos nas interfaces NiFe/IrMn e IrMn/Co em ambos os sistemas. Comprovou-se que o ângulo de acoplamento encontra-se fortemente correlacionado com ambos os efeitos: Exchange Bias e Exchange Spring. Através de medidas de espalhamento magnético ressonante,
constatou-se a presença de spins não-compensados reversíveis sob ação de campo magnético para ambos os sistemas com anisotropia unidirecional (efeito mais claro para o sistema com Cu). Além disso, através dos laços de histerese elemento seletivo obtidos por essa técnica, provou-se a presença do efeito de Exchange Spring no sistema com Cu, mesmo antes de se aplicar o resfriamento com campo magnético.
