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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Rodrigo Mario Calle Huamani
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Santos, Antonio Domingues dos (Presidente)
Garcia, Flavio
Landgraf, Fernando Jose Gomes
Título em português
Estudo magnético de objetos geométricos microscópicos de Co e CoFeSiB amorfo
Palavras-chave em português
Configuração magnética
Elementos litografados. Microscopia MOKE
Microscopia de força magnética.
Parede domínio
Resumo em português
Neste trabalho procura-se compreender o comportamento das configurações magnéticas presentes em objetos micrométricos e filmes finos. Estes estudos foram realizados principalmente através de microscopia de força magnética (MFM) e do efeito Kerr magneto-ótico (MOKE). Foi também desenvolvido um procedimento para a obtenção de curvas de histerese a partir de imagens de microscopia MOKE. Para definir o tamanho e a geometria dos objetos empregaram-se as técnicas de litografia por feixe de luz e por feixe de elétrons, e depois para a deposição do material de Co e CoFeSiB amorfo, se fez uso do magnetron sputering. O material assim obtido foi analisado para determinar suas propriedades magnéticas por meio das técnicas do MOKE, magnetrometria de amostra vibrante (VSM), MFM, e microscopia de força atômica (AFM) para o estudo da morfologia dos objetos. Os resultados do MFM e sua interpretação foram apoiados por simulações da estrutura magnética usando o programa Mumax3. Além disso foram analisados as relações entre as propriedades magnéticas e cristalografias de um material de Fe6%Si por médio das imagens MOKE e as imagens de EBSD. As medidas das curvas de histereses por VSM foram feitas em filmes preparados nas mesmas condições dos objetos litografados. Elas mostram que não há eixo anisotropia preferencial, portanto, não apresentam uma direção preferencial de magnetização. Com base nas medidas do MFM se encontrou que os objetos de Co policristalino apresentam configurações de estrutura de domínios magnéticos complexas, diferentes comparativamente do material magneticamente mais mole de CoFeSiB amorfo. Isto se deve as diferenças entre os dois materiais, na anisotropia magnética e magnetostricção. As diferentes geometrias dos objetos estudados apresentaram configurações magnéticas diferentes entre si, fato este, determinado principalmente pela anisotropia de forma. As semelhanças entre objetos da mesma geometria, mas de diferentes materiais mostraram fortes semelhanças, porém com a presença de perturbações locais no caso de Co. O material mole, amorfo, apresenta estados magnéticos ideais e simples, isto é, as tensões mecânicas residuais não geram perturbações magnéticas neste material de baixa magnetostricção. Além disto, nos objetos quadrados a presença de paredes de domínio do tipo cross-tie tem lugar sob certas condições, tendo a espessura do objeto como principal parâmetro. Estes resultados para a parede do tipo cross-tie foram vistos também em simulações micromagnéticas feitas no programa Mumax3. As estruturas magnéticas foram simuladas, com boa similaridade para a amostra de CoFeSiB, mas encontrou-se discordâncias no caso da amostra de Co, estas discordâncias foram analisadas e se estabeleceu as possíveis causas em cada geometria.
Título em inglês
Magnetic study of geometric microscopic objects of Co and amorphous CoFeSiB
Palavras-chave em inglês
Lithographed elements
Magnetic domain structure; Magnetic domain wall
Microscopy Magnetic force microscopy
MOKE Microscopy
Resumo em inglês
In this work the aim is to understand the behavior of the magnetic configurations present in micrometric objects and thin films. This study was developed through the use of magnetic force microscopy (MFM) and magneto-optical Kerr effect (MOKE). Another development was the use of MOKE microscopy images to obtain hysteresis curves. To define the size and geometry of the objects were used laser beam and electron beam lithography techniques, and for the deposition of Co and amorphous CoFeSiB materials was used magnetron sputtering. The produced samples were analyzed to determine its magnetic properties by MOKE, vibrating sample magnetometer (VSM), MFM, and atomic force microscopy (AFM) technique for the study of the object morphology. The results of the MFM and its interpretation were supported by simulations of the magnetic structure using the Mumax3 software. The measurements of the hysteresis loops by VSM were made on films produced under the same conditions of the lithographed objects. They show that there was no overall preferential anisotropy on the surface, this shows the absence of anisotropy in the deposition of the grains, in the case of Co, and therefore do not present a preferential direction of magnetization. Based on the MFM measurements, the polycrystalline Co objects were found to have different configurations compared to the amorphous CoFeSiB magnetically soft material. This is due to the differences in magnetic anisotropy and magnetostriction. The different geometries of the studied objects presented different magnetic configurations between them, this fact is determined mainly by the shape anisotropy. The similarities between objects of the same geometry but of different materials showed strong similarities with the presence of local perturbations in the case of Co. The magnetically soft amorphous material presents ideal and simple magnetic states, due to the fact the residual mechanical stresses do not generate disturbances in this low magnetostriction material. By the other side, in the square objects the presence of cross-tie domain walls takes place under certain conditions, where the thickness of the magnetic object is the main parameter. This kind of domain wall is also seen on the micromagnetic simulations developed using the Mumax3 software. The magnetic structures were simulated with good similarity to the amorphous CoFeSiB sample, but disagreements were found in the case of the Co sample. These disagreements were analyzed and the possible causes in each geometry were established.
 
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Data de Publicação
2019-07-16
 
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