Anisotropia unidirecional anômala induzida em bicamadas NiFe/IrMn

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dc.contributor.advisor1Nascimento, Valberto Pedruzzi
dc.contributor.authorKrohling, Alisson Carlos
dc.contributor.referee1Bueno, Thiago Eduardo Pedreira
dc.contributor.referee2Pereira, Rodrigo Dias
dc.contributor.referee3Moscon, Paulo Sérgio
dc.contributor.referee4Caetano, Edson Passamani
dc.date.accessioned2018-08-01T22:29:43Z
dc.date.available2018-08-01
dc.date.available2018-08-01T22:29:43Z
dc.date.issued2015-08-31
dc.description.abstractIn this Master dissertation, anomalous unidirectional anisotropy and Exchange Bias effect on multilayer Si(100)/Ta(3nm)/NiFe(3nm)/IrMn(7nm)/Ta(1nm), prepared at room temperature by DC Sputtering, were systematically studied by X-ray difraction and magnetization measurements. In particular, as-prepared and heat at 600 K samples were investigated by X-ray diffraction in low (reflectivity) and high (conventional) angle geometries to characterize the bulk and interface film structural properties. Magnetization measurements, performed in a broad temperature range (300 - 600 K), were done to study magnetic properties of these two samples (as-prepared and annealed). Room temperature M(H) curves have shown a horizontal loop shift effect for the as-prepared sample. This effect was here associated with an anomalous unidirectional anisotropy induced during the sample preparation procedure (intrinsic properties), i. e., an effect that is present before the field cooling process needed to induce the Exchange bias effect. This anomalous behavior, observed in as-prepared Si(100)/Ta(3nm)/NiFe(3nm)/IrMn(7nm)/Ta(1nm) film, may be explained assuming an interface interduffusion effect without structural change at the Ta/NiFe interface. This interdiffusion effect, that occurs during the sample preparation, favors a magnetically harder NiFeTa phase (when compared with the NiFe phase); consequently there will be for the as-prepared film two magnetic contributions: (i) a soft NiFe phase magnetically coupled to the IrMn layer and that will be responsible for the observed horizontal loop shift effect (anomalous unidirectional anisotropy) and (ii) a harder NiFeTa phase, which is not influenced by the anomalous unidirectional anisotropy, but that have their magnetic moments rotated incoherently with those spins of the NiFe layer. The combination of low and high temperatures magnetic and structural data indicates that it is possible to remove this anomalous anisotropy when the sample is heated around the interval 520-570 K, which is the blocking temperature range of this effect. However, the high temperature data suggest an enhancement of the interface atomic interdiffusions Ta/NiFe and NiFe/IrMn, leading to a sample degradation as well as formation of a NiFeIrMnTa phase, with a completely disappearance of the NiFe contribution.
dc.description.resumoNesta dissertação de mestrado a anisotropia unidirecional anômala e o efeito de Exchange Bias foram estudada na multicamada Si(100)/Ta(3nm)/NiFe(3nm)/ /IrMn(7nm)/Ta(1nm), depositada por sputtering DC, sistematicamente por difração de raios-X e medidas de magnetometria. Em particular, as amostras como-preparada e a aquecida a 600 K foram investigadas por difração de raios-X com as geometrias para baixo ângulo (refletividade) e alto ângulo (convencional) para caracterizar as propriedades estruturais e interfaciais do filme. Medidas de magnetização foram realizadas em uma ampla gama de temperatura (300 600 K), para estudar as propriedades magnéticas destas duas amostras (como-preparada e aquecida). As curvas de M(H) em temperatura ambiente tem mostrado um deslocamento horizontal do laço de histerese para a amostra como-preparada. Este efeito foi associado a uma anisotropia unidirecional anômala induzida durante a procedimento de preparação da amostra (propriedades intrínsecas), ou seja, um efeito que estava presente antes da realização do processo de field cooling necessário para induzir o efeito de Exchange Bias. Este comportamento anômalo, observado no filme da amostra como-preparada Si(100)/Ta(3nm)/NiFe(3nm)/IrMn(7nm)/Ta(1nm), pode ser explicado assumindo um efeito de interdifusão na interface Ta/NiFe sem a mudança estrutural. Este efeito de interdifusão que ocorre durante a preparação da amostra é devido a fase NiFeTa ser magneticamente dura (quando comparada com a fase do NiFe), consequentemente na amostra como preparada há duas contribuição magnéticas: (i) uma fase mole NiFe, magneticamente acoplada ao camada do IrMn, que é responsável pela visualização do deslocamento do laço horizontalmente (anisotropia unidirecional anômala) e (ii) uma fase NiFeTa dura que não influencia a anisotropia unidirecional anômala, mas que tem seus momentos magnéticos rotacinados incoerentemente com os spins da camada NiFe. A combinação das medidas em baixas e altas temperaturas e os dados estruturais indicam que é possível remover esta anisotropia anômala quando a amostra é aquecida em um intervalo de 520-570 K, que é o intervalo da temperatura de bloqueio deste efeito. Portanto os dados de medidas em altas temperaturas sugerem um aumento das interdifusões interfaciais atômicas do Ta/NiFe e NiFe/IrMn, levando a degradação da amostra assim como a formação de uma fase NiFeIrMnTa, com um completo desaparecimento da contribuição da camada NiFe.
dc.formatText
dc.identifier.citationKROHLING, Alisson Carlos. Anisotropia unidirecional anômala induzida em bicamadas NiFe/IrMn. 2015. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2015.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/7463
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.subjectExchange Biaseng
dc.subjectUniderecional anisotropy anomalouseng
dc.subjectMagnetismopor
dc.subjectAnisotropia unidirecional anômalapor
dc.subject.cnpqFísica
dc.subject.udc53
dc.titleAnisotropia unidirecional anômala induzida em bicamadas NiFe/IrMn
dc.typemasterThesis
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