Crescimento de filmes nanométricos monocristalinos de Fe/MgO(100) por "SPUTTERING" DC

The research behind this master dissertation started with the installation of a DC sputtering system, from its first stage, the adaptation of a refrigerating system, passing by the introduction of a heating system for the chamber using a thermal belt, until the deposition of a series of Fe/MgO(100) single crystal nanometric film samples. The deposition rates of some materials such as Fe, Py and Cu were investigated through an Atomic Force Microscope (AFM). For the single crystal samples, five of them have the same growth parameters and a thickness of 250Å, except for the temperature, which varies from fifty degrees from one to another, from 100ºC to 300ºC. Three other samples also have the same deposition parameters and a temperature of 300ºC, but with thickness of 62,5Å, 150Å, and 250Å. Magneto-optical Kerr Effect (MOKE) of the magnetic curves measurements and Ferromagnetic Resonance (FMR) were made to in order to study the influence of the temperature and thickness on the sample s magnetic properties. In the present dissertation we discuss such techniques, and the experimental results are interpreted using phenomenological models, by simulation, and discussed from a physical point of view, taking into account the system s free magnetic energy terms. The results show the growth of the cubic anisotropy field (Hac) as the sample s deposition temperature increases, presenting an asymptotic behavior, similar to the characteristic charging curve of a capacitor in a RC circuit. A similar behavior was also observed for the Hac due to the increase in the samples thicknesses. The 250˚A sample, growth at 300°C, presented a Hac field close to the Fe bulk value

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Os trabalhos desta dissertação tiveram início com a instalação de um sistema de sputtering DC, desde a sua etapa inicial, a adaptação de um sistema de refrigeração, passando pela implantação de um sistema de aquecimento da câmara através de uma cinta térmica envolvendo a mesma, até a deposição de uma série de amostras de filmes nanométricos monocristalinos de Fe/MgO(100). Foram investigadas as taxas de deposição para alguns materiais como Fe, Py e Cu, através de um microscópio de força atômica (AFM). Dentre as amostras monocristalinas, cinco possuem praticamente todos os parâmetros de crescimento iguais e espessura de 250Å, exceto pela temperatura de deposição que varia de cinquenta graus de uma pra outra, desde 100ºC a 300ºC. Outras três amostras possuem os mesmos parâmetros de deposição e temperatura de 300°C, mas espessuras de 62,5Å, 150Å e 250Å. Foram realizadas medidas das curvas de magnetização por efeito kerr (MOKE) e espectros de ressonância ferromagnénica (FMR) para análise da influência da temperatura de crescimento e da espessura nas propriedades magnéticas das amostras. É feita uma abordagem sobre tais técnicas durante a dissertação e os resultados experimentais são interpretados de acordo com modelos fenomenológicos via simulação. E discutidos do ponto de vista físico, levando em conta os termos da energia livre magnética do sistema. Os resultados demonstraram o crescimento do campo de anisotropia cúbica Hac em relação ao aumento da temperatura de deposição das amostras, apresentando um comportamento assintótico, semelhante à curva característica de carga para um capacitor em um circuito RC. Um comportamento semelhante foi observado para o valor de Hac em função do aumento de espessura das amostras. A amostra de 250Å, crescida a 300°C apresentou campo Hac próximo ao do valor para o Fe bulk