Efeito Kerr magneto-óptico; Ressonância ferromagnética; Acoplamento bilinear; Acoplamento biquadrático

Abstract

Nesta dissertação investigamos as propriedades magnéticas de um filme monocristalino de ferro e tricamadas com a composição Fe(80Å)/Cr(t)/Fe(80Å), variando as espessuras da camada metálica não magnética separadora (Cr) entre 9Å < t < 40Å. As amostras foram depositadas pela técnica Sputtring DC sobre substrato de óxido de Magnésio (MgO) com orientação cristalina (100). Para esta investigação foram utilizadas as técnicas experimentais de magnetometria por efeito Kerr Magneto-Óptico (MOKE) e Ressonância Ferromagnética (FMR). Estas técnicas permitiram o estudo das propriedades estáticas e dinâmicas da magnetização das multicamadas. Os resultados experimentais foram interpretados com base no modelo fenomenológico que leva em consideração os termos mais relevantes da energia livre magnética para descrever o comportamento do sistema. Para o filme monocristalino de ferro, realizamos uma discussão analítica das informações das curvas de magnetização e desenvolvemos uma simulação numérica baseada no modelo de Stoner-Wohlfarth, possibilitando o ajuste numérico das curvas de magnetização experimentais e a obtenção do valor de campo de anisotropia. Para as tricamadas, analisamos a presença dos acoplamentos bilinear e biquadrático entre as magnetizações das camadas ferromagnéticas adjacentes a partir das medidas das curvas de magnetização. Com as dependências angulares do campo de FMR e da largura de linha obtivemos informações sobre as anisotropias presentes nas tricamadas e evidenciamos os efeitos de diversos mecanismos de relaxação magnética. Também foi possível observar a dependência da epitaxia das multicamadas com os parâmetros de crescimento do Sputtering. Adicionalmente foi desenvolvida, durante o período do mestrado, a técnica de susceptibilidade magnética AC com o objetivo de obter resultados inovadores na investigação de filmes finos magnéticosIn this work, we investigated the magnetic properties of a monocrystalline Fe thin film and of Fe(80 Å)/Cr(t)/Fe(80 Å) tri-layers, with the nonmagnetic metallic Cr spacer layer thickness varying between 9 Å < t < 40 Å. The samples were deposited by the DC Sputtering on Magnesium Oxide (MgO) substrates, with (100) crystal orientation. For this investigation, experimental magneto-optical Kerr effect (MOKE) magnetometry and ferromagnetic resonance (FMR) techniques were employeed. In this case, these techniques allowed us to study the static and dynamical magnetization properties of our tri-layers. The experimental results were interpreted based on the phenomenological model that takes into account the relevant energy terms to the magnetic free energy to describe the system behavior. In the case of the monocrystalline Fe film, we performed an analytical discussion on the magnetization curves and developed a numerical simulation based on the Stoner-Wohlfarth model, that enables the numerical adjustment of the experimental magnetization curves and obtainment of the anisotropy field values. On the other hand, for the tri-layers, we analyzed the existence of bilinear and biquadratic couplings between the magnetizations of adjacent ferromagnetic layers from measurements of magnetization curves. With the FMR fields and line width angular dependencies, information on the anisotropy in three layers was obtained and the effects of different magnetic relaxation mechanisms were evidenced. It was also possible to observe the dependence of the epitaxy of the multilayers with growth and sputtering parameters. Additionally it was developed the technique of AC magnetic susceptibility in order to obtain further information during the investigation of magnetic thin film