Filmes nanométricos de FeN e ALN crescidos por sputtering e aplicações do efeito peltier

This study will show the capability of the reactive/nonreactive sputtering (dc/rf) technique at low power for the growth of nanometric thin films from magnetic materials (FeN) and widegap semiconductors (AlN), as well as the technological application of the Peltier effect using commercial modules of bismuth telluride (Bi2Te3). Of great technological interest to the high-density magnetic recording industry, the FeN system represents one of the most important magnetic achievements; however, diversity of the phases formed makes it difficult to control its magnetic properties during production of devices. We investigated the variation in these properties using ferromagnetic resonance, MOKE and atomic force microscopy (AFM), as a function of nitrogen concentration in the reactive gas mixture. Aluminum nitride, a component of widegap semiconductors and of considerable interest to the electronic and optoelectronic industry, was grown on nanometric thin film for the first time, with good structural quality by non-reactive rf sputtering of a pure AlN target at low power (≈ 50W). Another finding in this study is that a long deposition time for this material may lead to film contamination by materials adsorbed into deposition chamber walls. Energy-dispersive X-ray (EDX) analysis shows that the presence of magnetic contaminants from previous depositions results in grown AlN semiconductor films exhibiting magnetoresistance with high resistivity. The Peltier effect applied to commercially available compact refrigeration cells, which are efficient for cooling small volumes, was used to manufacture a technologically innovative refrigerated mini wine cooler, for which a patent was duly registered

Propriedades magnéticas quase-estáticas de filmes ferromagnéticos amorfos de FeCuNbSiB

Today, one of the topics that attracts interest of the scientific community is the understanding of magnetic properties of magnetic systems with reduced dimensions, in particular, ferromagnetic thin films. In this case, the comprehension and control of these properties, as well as the development of routes to obtain them, are crucial issues in many aspects of current and future technologies for storage and transmission of information in the electro-electronic industry. There are several materials that exhibit soft magnetic properties, and we highlight the amorphous alloys and that ones obtained by partial crystallization, so-called nanocrystalline materials. The production of these alloys as magnetic ribbons is very common in scientific and technological area, but there are just a few works related to the production of these alloys as thin films. In this work, we studied the quasi-static magnetic properties of ferromagnetic thin films based on FeCuNbSiB in a wide range of thicknesses, from 20 to 500 nm, produced by sputtering. In particular, after the structural characterization performed via X-ray diffraction, the magnetic properties of the sets of samples were investigated using experimental magnetization curve, obtained using a vibrating sample magnetometer, as well as through theoretical curves obtained by theoretical modeling and numerical computation. The modeling process is based on the Stoner Wohlfarth model applied to three dimensions, and adds some energy terms, using as reference experimental results of magnetization. In this case, from the comparison between theoretical and experimental results and the analysis of the constant anisotropy behavior as a function of film thickness, we aim to obtain further information on the magnetization process of the samples, to identify routes for the production of thin films and develop a theoretical to films to use it, in the future, in the obtainment of the theoretical curves of some magnetic measurements, such as magnetoimpedance and magnetoresistance

Magnetic field effects on the conductivity of organic bipolar and unipolar devices at room temperature

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Propriedades estáticas e dinâmicas de multicamadas magnéticas acopladas quasiperiodicamente

In this work we study, for two different growth directions, multilayers of nanometric magnetic metallic lms grown, using Fibonacci sequences, in such a way that the thickness of the non-magnetic spacer may vary from a pair of lms to another. We applied a phenomenological theory that uses the magnetic energy to describe the behavior of the system. After we found numerically the global minimum of the total energy, we used the equilibrium angles to obtain magnetization and magnetoresistance curves. Next, we solved the equation of motion of the multilayers to nd the dispersion relation for the system. The results show that, when spacers are used with thickness so that the biquadratic coupling is strong in comparison to the bilinear one, non usual behaviors for both magnetization and magnetoresistance are observed. For example, a dependence on the parity of the Fibonacci generation utilized for constructing the system, a low magnetoresistance step in low external magnetic fields and regions that show high sensibility to small variations of the applied field. Those behaviors are not present in quasiperiodic magnetic multilayers with constant spacer thickness

Propriedades magnéticas e magnetorresistência em filmes finos de Ni81Fe19

The ferromagnetic materials play an important role in the development of various electronic devices and, have great importance insofar as they may determine the efficiency, cost and, size of the devices. For this reason, many scientific researches is currently focused on the study of materials at ever smaller scales, in order to understand and better control the properties of nanoscale systems, i.e. with dimensions of the order of nanometers, such as thin film ferromagnetic. In this work, we analyze the structural and magnetic properties and magnetoresistance effect in Permalloy-ferromagnetic thin films produced by magnetron sputtering. In this case, since the magnetoresistance effect dependent interfaces of thin films, this work is devoted to the study of the magnetoresistance in samples of Permalloy in nominal settings of: Ta[4nm]/Py[16nm]/Ta[4nm], Ta[4nm]/Py[16nm]/O2/Ta[4nm], Ta[4nm]/O2/Py[16nm]/Ta[4nm], Ta[4nm]/O2/Py[16n m]/O2/Ta[4nm], as made and subjected to heat treatment at temperatures of 160ºC, 360ºC e 460ºC, in order to verify the influence of the insertion of the oxygen in the layer structure of samples and thermal treatments carried out after production of the samples. Results are interpreted in terms of the structure of the samples, residual stresses stored during deposition, stresses induced by heat treatments and magnetic anisotropies

Magnetic field release of trapped charges in poly(fluorenylenevinylene)s

We have measured the effect of an applied magnetic field on the current through thin films of two different organic conjugated polymers that have previously shown to exhibit magnetoresistance, poly(9,9-dioctyl-1,4-fluorenylenevinylene) and poly(9,9-dioctyl-2,7-fluorenylenevinylene). The results show that the magnetic field releases trapped charges from inside the material and enhances the current. We have also performed optical absorption experiments on these polymer films under applied voltage and magnetic field. The results show that the magnetic field produces a change in the optical absorption in the low-energy range associated with deep traps and only under conditions when these traps are likely charged. These two results provide a strong case for the release of trapped charges caused by the magnetic field as being the cause of the magneto resistance in these polymers and possibly in other organic materials where magnetoresistance was recently observed. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Nanoparticles of La1-xSrxMnO3 compounds

A nanoparticles of La1-xSrxMnO3 were synthesized using homogenous coprecipitation method. The precipate was washed with water and dried at 80 °C. The samples were characterized by X-ray powder diffraction, transmission electron microscopy (TEM) and electrical resistivity as a function of temperature. The TEM results show that the particle size is in the nanometer scale.

Técnicas avançadas para caracterização de processos de transporte dependente do Spin

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Manganita de lantânio dopada com estrôncio obtida por coprecipitação homogênea: magnetorresistência e magnetorrefletividade

Pós-graduação em Química - IQ

Comparative study on structure and magnetic properties of polycrystalline PrxY1-xBa2Cu3O7-delta prepared in oxygen and argon atmosphere

We report a systematic study on the influence of the synthesis routes on the structural and magnetic properties of polycrystalline PrxY1-xBa2Cu3O7-delta. We have prepared high-quality samples of this material by following a sol-gel method based on heat treatment in both inert argon and oxygen atmospheres in order to compare their effect on the formation of the superconducting phase using X-ray powder diffraction. Magnetic measurements (DC and AC susceptibility) clearly demonstrate that, for the same concentration of Pr, the superconducting transition temperature markedly increases in all samples prepared in argon atmosphere, including pure Pr-123. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Influence of the Substrate and Precursor on the Magnetic and Magneto-transport Properties in Magnetite Films

We have investigated the magnetic and transport properties of nanoscaled Fe3O4 films obtained from Chemical Vapor Deposition (CVD) technique using [(FeFe2III)-Fe-II(OBut)(8)] and [Fe-2(III)(OBut)(6)] precursors. Samples were deposited on different substrates (i.e., MgO (001), MgAl2O4 (001) and Al2O3 (0001)) with thicknesses varying from 50 to 350 nm. Atomic Force Microscopy analysis indicated a granular nature of the samples, irrespective of the synthesis conditions (precursor and deposition temperature, T-pre) and substrate. Despite the similar morphology of the films, magnetic and transport properties were found to depend on the precursor used for deposition. Using [(FeFe2III)-Fe-II(OBut)(8)] as precursor resulted in lower resistivity, higher M-S and a sharper magnetization decrease at the Verwey transition (T-V). The temperature dependence of resistivity was found to depend on the precursor and T-pre. We found that the transport is dominated by the density of antiferromagnetic antiphase boundaries (AF-APB's) when [(FeFe2III)-Fe-II(OBut)(8)] precursor and T-pre = 363 K are used. On the other hand, grain boundary-scattering seems to be the main mechanism when [Fe-2(III)(OBut)(6)] is used. The Magnetoresistance (MR(H)) displayed an approximate linear behavior in the high field regime (H > 796 kA/m), with a maximum value at room-temperature of similar to 2-3 % for H = 1592 kA/m, irrespective from the transport mechanism.

Flux-Line-Lattice Melting and Upper Critical Field of Bi1.65Pb0.35Sr2Ca2Cu3O10+delta Ceramic Samples

We have conducted magnetoresistance measurements rho(T,H) in applied magnetic fields up to 18 T in Bi1.65Pb0.35Sr2Ca2Cu3O10+delta ceramic samples which were subjected to different uniaxial compacting pressures. The anisotropic upper critical fields H (c2)(T) were extracted from the rho(T,H) data, yielding and the out-of-plane superconducting coherence length xi (c) (0)similar to 3 . We have also estimated and xi (ab) (0) similar to 90 . In addition to this, a flux-line-lattice (FLL) melting temperature T (m) has been identified as a second peak in the derivative of the magnetoresistance d rho/dT data close to the superconducting transition temperature. An H (m) vs. T phase diagram was constructed and the FLL boundary lines were found to obey a temperature dependence H (m) ae(T (c) /T-1) (alpha) , where alpha similar to 2 for the sample subjected to the higher compacting pressure. A reasonable value of the Lindemann parameter c (L) similar to 0.29 has been found for all samples studied.

Darstellung und Untersuchung von Materialien mit negativem Magnetowiderstand

Mit dem System KCo2-xCuxS2 wurde ein neues magnetoresistives System gefunden. Der negative Magnetowiderstand ist mit der Größenordnung von 10 % in 8 Tesla bei 4 K klein im Vergleich zu Mangan-Perowskiten, jedoch eindeutig intrinsisch.Die magnetische Struktur des Thiospinells Fe0.5Cu0.5Cr2S4 konnte durch Neutronenbeugung, Mößbauer-Spektroskopie sowie begleitende Bandstrukturrechnungen aufgeklärt werden. Ein negativen Magnetowiderstand von 5,5 % nahe der Curie-Temperatur in Magnetfeldern von 8 Tesla bei der isostrukturellen eisenreichen Verbindung Fe0.75Cu0.25Cr2S4 wurde gefunden.Die intermetallischen Verbindungen des Gadoliniums weisen alle hohe negative Magnetowiderstände bei TC auf. Sowohl bei GdAl2 als auch bei GdPdP und GdPtP werden Widerstandsabsenkungen in 8 Tesla beobachtet, die bei ~1,5 TC 4 % erreichen und bis zu Temperaturen von 5 K über 6 % liegen. Während der Transportmechanismus in GdAl2 offenbar auf einer direkten Gd-Gd Wechselwirkung beruht, ist bei GdPdP und GdPtP bei tiefen Temperaturen ein nicht eindeutiges Verhalten beobachtbar. Ein Einfluss von Fremdphasen kann jedoch ausgeschlossen werden.Unter den metallreichen Phosphiden hexagonaler Struktur zeigt Fe2P große negative MR-Effekte von 7 % schon bei Raumtemperatur in hohen Feldern. Nahe der ferromagnetischen Ordnung reagiert die Verbindung auf äußere Felder bei niedrigen Feldstärken von weniger als 2 Tesla mit einer Erhöhung der Leitfähigkeit um 10 bis 11 %.

Spin polarized transport in manganese oxide double-perovskite thin films

Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung von metallischen gemischtvalenten Manganaten und magnetischen Doppelperowskiten. Aufgrund ihres großen negativen Magnetowiderstandes (MW) sind diese halbmetallischen Oxide interessant für mögliche technische Anwendungen, z.B. als Leseköpfe in Festplatten. Es wurden die kristallographischen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften von epitaktischen Dünnschichten und polykristallinen Pulverproben bestimmt.Epitaktische Dünnschichten der Verbindungen La_0.67Ca_0.33MnO₃ und La_0.67Sr_0.33MnO₃ wurdenmit Kaltkathodenzerstäubung und Laserablation auf einkristallinen Substraten wie SrTiO₃abgeschieden. Mit Hall-Effekt Messungen wurde ein Zusammenbruch der Ladungsträgerdichte bei der Curie-Temperatur T_C beobachtet.Mit dem Wechsel des Dotierungsatoms A von Ca (T_C=232 K) zu Sr (T_C=345 K)in La_0.67A_0.33MnO₃ konnte die Feldsensitivität des Widerstandes bei Raumtemperatur gesteigert werden. Um die Sensitivität weiter zu erhöhen wurde die hohe Spinpolarisation von nahezu 100% in Tunnelexperimenten ausgenutzt. Dazu wurden biepitaktische La_0.67Ca_0.33MnO₃ Schichten auf SrTiO₃ Bikristallsubstraten hergestellt. Die Abhängigkeit des Tunnelmagnetowiderstandes (TMW) vom magnetischen Feld, Temperatur und Strum war ein Schwerpunkt der Untersuchung. Mittels spinpolarisierten Tunnelns durch die künstliche Korngrenze konnte ein hysteretischer TMW von 70% bei 4 K in kleinen Magnetfeldern von 120 Oe gemessen werden. Eine weitere magnetische Oxidverbindung, der Doppelperowskit Sr₂FeMoO₆ miteine Curie-Temperatur oberhalb 400 K und einem großen MW wurde mittels Laserablation hergestellt. Die Proben zeigten erstmals das Sättigunsmoment, welches von einer idealen ferrimagnetischen Anordnung der Fe und Mo Ionen erwartet wird. Mit Hilfe von Magnetotransportmessungen und Röntgendiffraktometrie konnte eine Abhängigkeit zwischen Kristallstruktur (Ordnung oder Unordnung im Fe, Mo Untergitter) und elektronischem Transport (metallisch oder halbleitend) aufgedeckt werden.Eine zweiter Doppelperowskit Ca₂FeReO₆ wurde im Detail als Pulverprobe untersucht. Diese Verbindung besitzt die höchste Curie-Temperatur von 540 K, die bis jetzt in magnetischen Perowskiten gefunden wurde. Mit Neutronenstreuung wurde eine verzerrte monoklinische Struktur und eine Phasenseparation aufgedeckt.

Magnetic tunneling junctions with the Heusler compound Co 2 Cr 0.6 Fe 0.4 Al

Materialen mit sehr hoher Spinpolarisation werden für Anwendungen im Bereich der Spin-Elektronik benötigt. Deshalb werden große Forschungsanstrengungen zur Untersuchung der Eigenschaften von Verbindungen mit potentiell halbmetallischem Charakter, d. h.mit 100% Spinpolarisation, unternommen. In halbmetallischen Verbindungen, erwartet man eine Lücke in der Zustandsdichte an der Fermi Energie für Ladungsträger einer Spinrichtung, wahrend die Ladungsträger mit der anderen Spinrichtung sich metallisch verhalten. Eine Konsequenz davon ist, dass ein Strom, der durch solche Verbindung fließt, voll spinpolarisiert ist. Die hohe Curie-Temperatur Tc (800 K) und der theoretisch vorhergesagte halbmetallische Charakter machen Co2Cr0.6Fe0.4Al (CCFA) zu einem guten Kandidaten für Spintronik-Anwendungen wie magnetische Tunnelkontakte (MTJs = Magnetic Tunneling Junctions). In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der Untersuchung der elektronischen und strukturellen Eigenschaften von dünnen CCFA Schichten dargestellt. Diese Schichten wurden in MTJs integriert und der Tunnel-Magnetowiderstands-Effekt untersucht. Hauptziele waren die Messung der Spinpolarisation und Untersuchungen der elektronischen Struktur von CCFA. Der Einfluss verschiedener Depositionsparameter auf die Eigenschaften der Schichten, speziell auf der Oberflächenordnung und damit letztlich auf den Tunnel-Magnetowiderstand (TMR), wurde bestimmt. Epitaktische d¨unne CCFA Schichten mit zwei verschiedenen Wachstumsrichtungen wurden auf verschiedene Substrate und Pufferschichten deponiert. Ein Temperverfahren wurde eingesetzt um die strukturelle Eigenschaften der dünnen Schichten zu verbessern. Für die MTJs wurde Al2O3 als Barrierenmaterial verwendet und Co als Gegenelektrode gewählt. Die Mehrschicht-Systeme wurden in Mesa-Geometrie mit lithographischen Methoden strukturiert. Eine maximal Jullière Spinpolarisation von 54% wurde an Tunnelkontakte mit epitaktischen CCFA Schichten gemessen. Ein starker Einfluss der Tempernbedingungen auf dem TMR wurde festgestellt. Eine Erhörung des TMR wurde mit einer Verbesserung der Oberflächenordung der CCFA Schichten korreliert. Spektroskopische Messungen wurden an den MTJs durchgeführt. Diesen Messungen liefern Hinweise auf inelastische Elektron-Magnon und Elektron-Phonon Stossprozesse an den Grenzflächen. Einige der beobachteten Strukturen konnten mit der berechneten elektronischen Struktur von CCFA korreliert worden.