Magnetoresistência em filmes e multicamadas magnéticas

Abstract

Nesta dissertação de mestrado foram estudadas propriedades magnéticas e de transporte, em temperatura ambiente, de filmes e multicamadas metálicas de diferentes tipos, tais como: filmes simples, tricamadas acopladas, bicamadas ferromagnéticas/antiferromagnéticas e válvulas de spin. Os resultados experimentais foram interpretados de acordo com modelos fenomenológicos que levam em conta os termos mais relevantes da energia livre magnética do sistema. É feita uma revisão sucinta dos principais mecanismos que originam resistência elétrica em metais magnéticos, tais como resistência ôhmica, efeitos Hall, magnetoresistência anisotrópica (AMR), magnetoresistência gigante (GMR) e magneto-impedância gigante (GMI). São apresentadas, detalhadamente, as técnicas experimentais que foram desenvolvidas durante esta dissertação e que são utilizadas para obter as curvas de magnetoresistência. É feita uma comparação da sensibilidade entre as técnicas de magnetoresistência diferencial e DC. As propriedades de transporte de filmes finos de ferro monocristalino e de permalloy e cobalto policristalinos, depositados por sputtering, são caracterizadas. Nestes sistemas foi estudado o efeito da AMR e, especificamente no caso de ferro monocristalino, foram encontradas anomalias nas curvas de magnetoresistência que estariam associadas com a competição entre as energias Zeeman e de anisotropia magnética. A magnetoresistência também foi investigada na tricamada acoplada Fe(40Å)/Cr(31Å)/Fe(40Å), em função do ângulo no plano da amostra. Para esta espessura da camada de cromo, os acoplamentos bilinear e biquadrático, entre as camadas de ferro, são aproximadamente iguais. Isto introduz características nas curvas de magnetoresistência que só podem ser explicadas com a análise cuidadosa das posições de equilíbrio das magnetizações. Medidas de magnetoresistência em bicamadas acopladas por exchange bias e em válvulas de spin, também foram interpretadas levando-se em conta a energia livre magnética. As propriedades de transporte de válvulas de spin composta de Py(16Å)/Cu(t)/Py(16Å)/IrMn(500Å), para diferentes espessuras da camada de Cu, foram investigadas. O efeito da GMR foi investigado em função do ângulo no plano da amostra. O efeito da AMR também foi verificado nestas amostras. As curvar de magnetoresistência foram interpretadas de acordo com um modelo fenomenológico