Resultados do efeito de magnetoimpedância

Apresentaremos os resultados do comportamento da dinâmica da magnetização obtidos pela magnetoimpedância no gráfico em três dimensões, nas quais é possível observar de maneira ge- ral o comportamento da impedância Z em função do campo magnético externo H e a frequência f, representados nas Figuras 5.4 e 5.5. É importante ressaltar que, as medidas de magnetoimpe- dância foram realizadas com o campo de corrente alternada aplicado ao longo do eixo fácil da amostra, e transversal ao campo magnético gerado pela bobina. Para as multicamadas Py/Ag observados na Figura 5.4,os gráficos são similares, independente do substrato utilizado para a deposição. Para essa amostra, nota-se a presença de um duplo pico para todas as frequências medidas.

A multicamada Py/Ta, crescida sobre substrato de vidro apresentadas na na Figura 5.5, mostrou variação considerável da magnetoimpedância em função do campo aplicado, porém a amostra crescida sobre substrato flexível apresentou variações menores para a magnetoimpe- dância que pode ser justificada pelo caráter estrutural observado, e perdas magnéticas superio- res.

Figura 5.4: Representação tridimensional da impedância Z, frequência f e campo externo H para as multicamadas Py/Ag, depositadas sobre substrato de vidro (a) e Kaptonr(b).[64]

Figura 5.5: Representação tridimensional da impedância Z, frequência f e campo externo H para as multicamadas, Py/Ta, depositadas sobre substrato de vidro (a) e Kaptonr(b).

A representação tridimensional permite mostrar o comportamento da dinâmica da magne- tização em função da frequência. Para as amostras Py/Ag as posições dos picos de Z perma- necem no mesmo valor até, aproximadamente, 0, 8 GHz para o substrato de vidro, e 1, 1 GHz para o substrato flexível. Para a multicamada Py/Ag as posições dos picos de Z permanecem nas frequências de aproximadamente, de 0, 6 GHz para substrato de vidro e 0, 4 GHz para o substrato flexível.

Para valores de frequências abaixo dos citados, o mecanismo principal responsável pela variação da magnetização transversa é o efeito skin. Nessa situação a posição dos picos do campo magnético são próximos aos valores dos picos de anisotropia HK verificado na curva

dos picos, bem como a magnetoimpedância da amostra, mudam com as variações dos campos externos e a frequência, devido à contribuição dos efeitos FMR e efeito skin.

Utilizando a equação 3.59, é possível apresentar os valores da magnetoimpedância MI para frequências selecionadas, conforme é apresentado na Figura 5.6.

Figura 5.6: Representação das medidas de magnetoimpedância para as multicamadas Py/Ag e Py/Ta crescidas sobre os substratos de vidro e Kaptonrpara as frequências, (a) f = 0, 5 GHz, (b) f = 1, 0 GHz, (c) f = 2, 0 GHz e (d) f = 3, 0 GHz.[64]

Observou-se que para as multicamadas magnéticas Py/Ag há um comportamento similar para todas as frequências, sendo que MI% é em torno de 42% a 0,5GHz. Entretanto, para as multicamadas Py/Ta é possível verificar um comportamento estrutural e magnético diferentes, de maneia que os valores da MI% são de, aproximadamente, 58% para as amostras crescidas

entre 2, 0 e 3, 0 GHz o efeito de MI deve-se, principalmente, ao efeito de FMR. Para essa situação, o campo aplicado não foi suficiente para saturar magneticamente as amostras e, por consequência, é possível observar valores negativos para a MI%.

Apresentamos na Figura 5.7 os resultados experimentais dos valores máximos da MI em função da frequência externa. Neles é possível observar que os valores máximos da MI para as multicamadas Py/Ag de, aproximadamente, 40% quando a frequência é de 0, 5 GHz, conforme já foi reportado em [65]. Para as multicamadas Py/Ta é possível notar que há diferença na performance do valor máximo da MI, que são de 60% e 28% para as respectivas frequências de 0,45 e 0,30GHz depositadas nos substratos de vidro e flexível, respectivamente.[64]

Figura 5.7: Valores experimentais máximos para a MI em função da frequência para as multi- camadas (a)Py/Ag e (b)Py/Ta.[64]

Capítulo 6

Conclusões e perspectivas

Neste trabalho, em sua primeira parte, foram investigadas as propriedades magnéticas de transporte eletrônico para multicamadas crescidas em substrato flexível de Kapton® de multi- camadas com CoFe separadas com Cu, com buffer layer ou cap layer de IrMn.

Analisando os resultados das propriedades magnéticas estáticas para a tricamada CoFe(5,0 nm)/Cu(t)/CoFe(5,0 nm),constata-se que, para espessura do espaçador metálico de Cu, t = 4, 2 nm, apresentou uma anisotropia efetiva tipo uniaxial cujo campo de anisotropia H_k= Hu é de

aproximadamente Hu= 468 Oe. As medidas de ressonância ferromagnética (FMR) apontaram

que houve indução da anisotropia uniaxial em apenas uma das camadas, e que a outra camada permaneceu com comportamento magnético isotrópico. Os resultados do campo de ressonân- cia em função do ângulo azimutal estimaram um valor do campo de anisotropia tipicamente uniaxial Hu= 466 Oe, corroborando com os resultados das propriedades magnéticas estáticas.

Para a multicamada do tipo IrMn(7,0 nm)/CoFe(5,0 nm)/Cu(4,2 nm)/CoFe(5,0 nm), deposi- tada sobre Kapton®, as medidas realizadas por magnetometria de amostra vibrante e transporte eletrônico apontaram um comportamento magnético isotrópico com variação percentual da re- sistência de 0,15%. Já as medidas de ressonância ferromagnética indicaram que tal comporta- mento foi procedente da presença da anisotropia rodável (Rotatable anisotropy), consequente de uma interface não compensada, presente no material antiferromagnético IrMn.

As medidas de magnetometria por amostra vibrante mostram que a multicamada tipo CoFe(5,0 nm)/Cu(4,2 nm)/CoFe(5,0 nm)/IrMn(7,0 nm), depositadas sobre Kapton®, formaram uma es-

medidas de transporte elétrico mostraram uma variação na resistência de até 0,60% para a GMR. A medidas de ressonância ferromagnética da válvula de spin mostraram que o campo de ressonância para a bicamada FM/AFM apresentou um comportamento magnético isotrópico, por consequência da presença considerável de grãos instáveis na camada AFM de IrMn.

Diante dos resultados apresentados, conclui-se que é possível produzir várias estruturas do tipo multicamadas magnéticas com domínio de suas propriedades magnéticas e de transporte elétrico, bem como estruturas mais complexas a exemplo das válvulas de spin em substratos orgânicos e flexíveis como o Kapton®.

Na segunda parte desta tese, foram investigadas multicamadas não magnetoestritivas de Py com espaçador de Ag ou Ta, depositadas em substratos de vidro e Kapton®. As informações da caracterização estrutural e das propriedades magnéticas por VSM, das amostras estudadas, nos forneceram informações para entender o comportamento da dinâmica da magnetização. Para as amostras Py/Ag, os resultados são muito semelhantes, qualquer que seja o substrato utilizado, eles apresentaram uma boa resposta da Magnetoimpedância, tendo sido obtido com valores de MI com máximo de 40% para a frequência de cerca de 0, 5 GHz. Por outro lado, se quando consideramos as amostras em que o espaçador é o Ta, os resultados para caracterização estrutu- ral e magnética, bem como comportamento MI, não foram semelhantes, embora o desempenho MI para ambos é considerável. Em particular, o valor máximo observado para MI nas multi- camadas Py/Ta, para o substrato de vidro, é de 60% para frequência de cerca de 0,45 GHz, para a multicamada produzida no substrato flexível, 28%, com frequência de cerca 0, 3 GHz. O fato de que as amostras produzidas em substratos diferentes, em particular, o substrato flexível, apresentam boa resposta MI, abre novas possibilidades em aplicações tecnológicas, tornando mais fácil a integração dessas amostras como um elemento sensor de um dispositivo baseado em Magnetoimpedância, em que os substratos flexíveis podem ser usados com eficiência.

Como perspectivas futuras para este trabalho, pretende-se realizar o ajuste numérico, utili- zando o modelo de Stoner-Wohlfarf[17] e o modelo de Exchange bias para filmes policristalinos com interface FM/AFM[19, 22]. Dando continuidade ao estudo das propriedades magnéticas estáticas e dinâmicas se buscará produzir outras estruturas magnéticas do tipo válvulas de spin em substrato flexível para o estudo da magnetorresistência e magnetoimpedância.

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