Conclusões e perspectivas
Nesta dissertação preparamos e caracterizamos filmes e multicamadas magnéticas preparadas por sputtering oblíquo com efeitos da anisotropia induzida durante o crescimento bem como os diversos processos de relaxação presentes nestes filmes. A caracterização das propriedades magnéticas (anisotropia e relaxação) foi realizada utilizando-se as técnicas de FMR e MOKE. Na análise teórica utilizamos os termos de energias mais relevantes para interpretar os dados experimentais. A dependência angular das medidas de FMR mostra que a largura de linha e o campo de ressonância estão fortemente correlacionados e são extremamente sensíveis às características microestruturais das amostras. As conclusões e perspectivas do nosso estudo estão apresentadas a seguir.
Filmes de permalloy. Durante o desenvolvimento desta dissertação, conseguimos
dominar os processos que envolvem a fabricação de filmes finos de permalloy por
sputtering oblíquo, possibilitando induzir valores surpreendentes de campo de anisotropia
uniaxial da ordem de centenas de Oe. Para nossos filmes, o eixo fácil de magnetização é perpendicular ao plano de deposição. Como foi discutido no capítulo 1(e visto na literatura), a deposição oblíqua de filmes acarreta na formação de estruturas colunares inclinadas. Essas estruturas geram rugosidades bem orientadas na superfície do filme que são responsáveis pelo aparecimento da anisotropia nestes sistemas. Resultados [1] mostram que essas rugosidades dependem do material a ser depositado e da sua espessura.
Como foi visto no capítulo 4, a magnetização efetiva para esses filmes depositados obliquamente diminui com o aumento do ângulo de inclinação β. Isso se deve, principalmente, a formação de “lacunas” entre as estruturas colunares. Verifica-se, portanto, a formação de materiais porosos. [2] Como conseqüência da análise do campo de anisotropia de superfície, concluímos que a magnetização possui uma componente fora do plano das amostras crescidas para altos valores de β.
Nesses filmes podemos afirmar que os mecanismos de relaxação intrínsecos (Gilbert) e extrínsecos (2-mágnons e mozaicidade) utilizados se adequaram ao ajuste da largura de
Capítulo 5 – Conclusões e perspectivas
linha. Observou-se, nos filmes com buffer-layer de Cu que o mecanismo de relaxação de Gilbert ajusta de modo satisfatório a dependência angular da largura de linha para valores de β entre 0º e 30º. Para β > 30º, o mecanismo de espalhamento de 2-mágnons torna-se presente. Neste momento, verificamos que o fator de amortecimento de Gilbert (α) sofre mudanças consideráveis na sua evolução em função de β (ver figura 4.11). Isto mostra que no momento em que o mecanismo de espalhamento de 2-mágnons se torna importante o mecanismo intrínseco diminui. Isto se deve ao fato de que o espalhamento de dois mágnons passa a ser um canal mais eficiente para relaxação, pois acopla diretamente o modo uniforme com modos de ondas de spin degenerados. Para β = 70º, nota-se uma nova mudança na microestrutura do filme devido ao fato de ficar evidente mais um mecanismo de relaxação (mosaicidade). Nos filmes estudados desta dissertação, a mosaicidade foi considerada como devida às flutuações nos eixos de anisotropia da magnetização, porém verificamos que em algumas situações outros tipos de flutuações devem ser levados em conta.
Como perspectivas, estamos crescendo filmes de permalloy obliquamente depositados com aplicações de campo no eixo fácil e duro de magnetização, com intuito de entendermos a “competição” entre estes dois métodos de indução de anisotropia uniaxial.
Em paralelo, estamos fazendo imagens de microscopia eletrônica de transmissão para investigarmos a microestrutura desses filmes. Além disso, imagens mais detalhadas de microscopia de força atômica da superfície dessas amostras já estão sendo realizadas.
Pretendemos, também, depositar diferentes espessuras de filmes de permalloy em cada ângulo de deposição e investigar com mais detalhes a influência da espessura na deposição oblíqua. Processo semelhante pode ser feito com a buffer-layer, visto que essa tem grande influência nos efeitos físicos que são induzidos.
Também serão feitas deposições em que substituiremos o material dos filmes depositados (o Py será substituído por Co, FeSiCoB, Ni, entre outros) e o material que constitui a buffer-layer ( no lugar do Cu, podemos depositar Ta, Ag, Au, etc), visto que já são esperados fenômenos interessantes para essas variações. Podendo inclusive substituir o material do substrato.
Contamos ainda com medidas de magnetoresistência (MR) de alguma dessas amostras e outras medidas serão realizadas. Podemos por fim, utilizar técnicas mais
sofisticadas como espectroscopia de espalhamento de luz Brillouin (BLS) na investigação de excitações de mágnons. Em longo prazo, podem ser realizadas medidas a baixa temperatura no FMR e MR.
Filmes de Fe. A técnica de deposição de filmes de Fe sobre substrato de MgO com
intuito de conseguir valores elevados de anisotropia cúbica (conseqüentemente filmes monocristalinos bem epitaxiados) foi realizada com êxito. As dependências angulares em função da espessura do filme para o campo de anisotropia cúbico, para a magnetização efetiva e para o campo de anisotropia de superfície verificados na figura 4.17, são resultados esperados para filmes ferromagnéticos de Fe(001) [3-6].
Para a largura de linha, o seu comportamento em relação à espessura do filme (verificados na figura 4.15) foi observado anteriormente em outros trabalhos [5]. Observa- se que os mecanismos intrínsecos e extrínsecos utilizados ajustes da largura de linha fornecem um bom entendimento do seu comportamento.
A aplicação de um campo magnético no eixo fácil do Fe não oferece grandes alterações no campo de anisotropia cúbico. No entanto, gera mudanças consideráveis na magnetização efetiva e na largura de linha.
Para os filmes de Fe que não apresentaram boas epitaxias, além da diferença visível do campo de anisotropia cúbico, nota-se a mudanças dos mecanismos de relaxação que descrevem a largura de linha. A contribuição da mozaicidade (presente nos filmes com boa epitaxia) não aparece nos filmes que epitaxiaram parcialmente, para estes o mecanismo extrínseco presente é o de espalhamento de 2-mágnons.
Um dos fenômenos mais interessantes em nossos resultados está relacionado à deposição dos filmes de Fe obliquamente (ver figura 4.19). Conseguimos induzir valores elevados de anisotropia unidirecional sem, aparentemente, comprometer a mono- cristalinidade de nossos filmes (visto que o valor do campo de anisotropia cúbico é permanece acima de 350 Oe). Observa-se como nos demais sistemas estudados, que a largura de linha é extremamente sensível as variações no campo de ressonância. Vemos que os mecanismos de relaxação utilizados se adéquam satisfatoriamente ao comportamento da largura de linha.
Capítulo 5 – Conclusões e perspectivas
Como perspectivas de trabalho para filmes de Fe, a deposição obliqua destes pode ser realizada para diferentes inclinações e para diferentes espessuras de Fe. Podendo, inclusive, induzir anisotropia unidirecional no eixo fácil de magnetização do Fe.
Referências
[1] R. D. McMichael, C. G. Lee, J. E. Bonevich, P. J. Chen, W. Miller and W. F. Egelhoff Jr. J. Appl. Physics, 88, 5296 (2000).
[2] Y. Hoshi, E. Suzuki and M. Naoe, J. Appl. Physics, 79, 4945 (1996). [3] B. Heinrich and J.F. Cochran, Advances in Physics, 42, 523 (1993).
[4] M. Gester, C. Baboo, R. J. Hicken, S. J. Gray and J. A. C. Bland, Thin Solid Films, 275, 91 (1996).
[5] J. R. S. Fermin, Tese de Doutorado, DF-UFPE (1999).
[6] J. R. Fermin, Antonio Azevedo, F. M. de Aguiar, Biao Li, and S. M. Rezende. J. Appl.