Curvas de remanência de sistemas que apresentam exchange bias (original) (raw)

Magnetic properties of EB thin films are analyzed using the remanence plots method. This procedure is commonly employed to probe magnetic interactions in systems presenting symmetrical hysteresis curves. Since the field shift of the magnetization loops is one of the exchange bias manifestations, distinct remanence values might be observed for the two magnetization branches. This prevents the direct application of the method. An adaptation is proposed here, and tested in a variety of systems containing ferromagnetic/antiferromagnetic interfaces. It involves a redefinition of the coordinate system and gives rise to a number of distinct plots, revealing the intrinsic asymmetry between the two magnetization branches of exchange bias samples. Three different systems were studied, all in the form of thin films deposited via sputtering. These are: NiCu/IrMn bilayers, where the Curie temperature of the ferromagnet is lower than the Néel temperature of the antiferromagnet; Co/Cu(t Cu)/IrMn trilayers, where the copper spacer thickness was varied in order to diminish the cobalt/iridium-manganese effective coupling; and CoFe/IrMn samples with different antiferromagnetic layer thickness. Henkel and δ M(H) plots constructed for each sample are presented, and their deviations from the non-interacting behavior investigated, tracing a parallel with exchange bias parameters such as H eb and H c. Computational simulations were employed aiming to discriminate contributions coming from different mechanisms that might influence the magnetization reversal. Conteúdo Introdução Introdução Atualmente, o exchange bias (EB) encontra papel de destaque dentro do Magnetismo. O efeito, mesmo tendo sido exaustivamente estudado nosúltimos anos, ainda apresenta muitas facetas não completamente compreendidas. Sabe-se, no entanto, que ele surge do acoplamento de troca magnético entre um material ferromagnético (FM) e spins não-compensados interfaciais de um material antiferromagnético (AF) adjacente. Suas manifestações são diversas, sendo as mais bem conhecidas o deslocamento em campo do ciclo de histerese magnética e o aumento da coercividade. Pode-se observá-lo em uma vasta gama de sistemas, dentre os quais estão pequenas partículas, filmes finos e materiais inomogêneos que possuem interfaces FM/AF. Apesar de muitos de seus mecanismos permanecerem inexplicados, o EB encontra grande aplicabilidade em equipamentos magnetoeletrônicos, como, por exemplo, cabeçotes de gravação magnética. Novos campos de pesquisa, como sua manifestação em sistemas multiferroicos, nos quais uma interação puramente magnética pode ser manipulada através de um campo elétrico, surgem como um incentivo adicional para o estudo do tema. Com o presente trabalho, pretende-se desvendar um pouco mais deste fenômeno através de uma tradicional técnica de caracterização magnética. Trata-se do método de curvas de remanência, queé capaz de determinar quais interações magnéticas regem o comportamento de um sistema. Como esta técnica foi desenvolvida originalmente para a avaliação de amostras que não apresentam curvas de histerese deslocadas, foi necessário redefinir alguns conceitos fundamentais para que fosse possível aplicá-la em sistemas com EB. No primeiro dos quatro capítulos que formam esta monografia, encontra-se uma breve revisão da literatura. Nela alguns dos aspectos mais marcantes do EB são relembrados, juntamente com os modelos teóricos propostos para explicá-los. Em seguida, introduz-se o método de curvas de remanência e discute-se algumas de suas aplicações. O segundo capítulo traz os aparatos experimentais utilizados durante elaboração deste projeto. A técnica de magnetron sputtering, utilizada na deposição dos filmes finos estudados, os magnetômetros SQUID e de gradiente de campo alternado, responsáveis por sua caracterização magnética, e um forno resistivo são apresentados.