Manipulação das direções de anisotropias magnéticas em válvulas de spin depositadas em incidência oblíqua.

Nome: Alisson Carlos Kröhling
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 30/08/2019
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Edson Passamani Caetano Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Antonio Alberto Ribeiro Fernandes Examinador Externo
Edson Passamani Caetano Orientador
Rubem Luis Sommer Examinador Externo
Thiago Eduardo Pedreira Bueno Coorientador
Valberto Pedruzzi Nascimento Examinador Interno
Waldemar Augusto de Almeida Macedo Examinador Externo

Resumo: Utilizamos a técnica de magnetron sputtering com configuração confocal das magnetrons, desenvolvemos um método para controle dos eixos de anisotropias em acoplamentos não colineares entre as camadas ferromagnéticas de válvulas spin Si(100)/Cu(8nm)/Py(10nm)/Cu(5nm)/Co(10nm)/IrMn(8nm)/Cu(3nm) modificadas morfologicamente pela deposição por sputtering oblíquo. Induzimos dois diferentes tipos de morfologias mantendo o porta-amostra: (i) rotacionando, produzindo camadas com grãos aleatórios cristalinos, ou (ii) estática, condição onde o efeito de sombreamento (shadowing effect) surge da incidência do ângulo oblíquo dos átomos ejetados, produzindo camadas com grãos colunares orientados em direções predeterminadas por esta inclinação. As camadas semente (buffer) de Cu(8nm) e a camada de Py(10nm) foram sempre depositadas em fase, com as mesmas orientações dos grãos colunares; a camada espaçadora de Cu(5nm) foi depositada com dois tipos de estruturas, uma com grãos colunares fora do plano (substrato parado), e a outra com os grãos orientados aleatoriamente no plano (substrato rodando), enquanto os grãos das camadas de Co e IrMn foram orientados em diferentes direções, relativo à camada de Py. Devido a essas estruturas colunares: (i) induzimos uma rugosidade artificial entre as camadas de Py(10nm) e a camada espaçadora de Cu(5nm) e (ii) estabelecemos anisotropias magnéticas uniaxiais, com direções predeterminadas nas camadas Py e Co. Estabelecemos uma gama de ângulos entre as direções dos eixos de anisotropias das camadas de Py e Co em um intervalo de 0° até 90°, resultando em um acoplamento magnético não colinear das válvulas de spins. Estes tipos de estruturas magnéticas artificiais não são encontrados em dispositivos de válvulas de spin convencionais com espaçadores passivos, em que o acoplamento magnético é basicamente governado pelas interações de troca bilinear e biquadrática. Os acoplamentos de troca entre as camadas de Py e Co e as direções dos eixos de anisotropias das camadas ferromagnéticas foram fortemente modificadas devido à rugosidade interfacial, induzida pelo desalinhamento dos grãos colunares das camadas, e/ou devido à diferença da morfologia do espaçador de Cu, induzida durante a deposição. Os diferentes ângulos das anisotropias uniaxiais das camadas de Py e Co, assim como a anisotropia unidirecional da interface de Co/IrMn, são profundamente dependentes do tipo de estrutura dos grãos (colunares ou aleatórios) e da rugosidade da interface Co/IrMn das válvulas de spin. Os resultados de magnetorresistência são independentes da morfologia da camada espaçadora de Cu(5nm), produzindo um valor médio de 2,5% semelhante aos valores reportados na literatura para esse sistema. Em síntese, a metodologia que nós desenvolvemos neste trabalho para a preparação das válvulas de spins, permitiu um controle extra sobre o magnetismo dessas heteroestruturas que podem ser promissoras para aplicações tecnológicas. Novos estudos para espessuras menores da camada do espaçador de Cu (ou outro metal espaçador) são necessárias para viabilizar futuras aplicações destas válvulas de spins.

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