Estudo das Interfaces Nas Multicamadas NiFe/FeMn/NiFe

Bicamadas de NiFe/FeMn e tricamadas NiFe/FeMn/NiFe foram preparadas no Magnetron Sputtering do CBPF. Para caracterização dos filmes foram utilizadas as seguintes técnicas: reflectividade, difração de raios-X, microscopia de força atômica, magnetometria (SQUID), espectroscopia Mössbauer por elétrons de conversão, ressonância ferromagnética e dicroísmo circular magnético por absorção de raios-X. Dentre os substratos e camadas semente utilizadas (Si<100>/WTi/NiFe, Si<111>, Si<100>/Cu, Si<100>/Ag), o melhor crescimento da fase gama-cfc (cúbica de face centrada) do FeMn é obtido com a configuração Si<100>/WTi/NiFe. Medidas de microscopia de força atômica e reflectividade revelam que as oscilações da rugosidade com grande comprimento de onda, introduzidas pela deposição da camada de NiFe, exercem grande influência sobre o efeito acumulativo da rugosidade nas bicamadas NiFe/FeMn. Entretanto, verifica-se que a deposição da segunda camada de NiFe interrompe o processo acumulativo da rugosidade na tricamada NiFe/FeMn/NiFe, provavelmente devido a uma forte interdifusão atômica ocorrida na interface FeMn/NiFe (superior). Resultados de magnetometria demostram que o ciclo de histerese da tricamada NiFe/FeMn/NiFe é assimétrico. Isto é devido ao fato das camadas inferior e superior de NiFe possuírem espessuras diferentes. Com o intuito de investigar a influência da rugosidade e da configuração de spins interfaciais, tricamadas NiFe/FeMn/NiFe foram depositadas em diferentes pressões de argônio. A mudança da pressão de argônio de 2 para 10 mTorr faz aumentar consideravelmente a rugosidade e/ou a interdifusão atômica nas interfaces NiFe/FeMn. O campo de exchange bias (Heb) mostra um comportamento inversamente proporcional à rugosidade da interface, enquanto que o campo coercitivo (HC) tem um comportamento oposto. Medidas de ressonância ferromagnética apresentam duas fases magnéticas com magnetizações bem próximas, correspondentes às camadas inferior e superior de NiFe. Os valores de Heb obtidos estão de acordo com os resultados de magnetometria. Um aumento na largura de linha dos espectros de ressonância ferromagnética é observado para as amostras preparadas a 5 e 10 mTorr, indicando que o aumento da pressão de argônio, durante a deposição, favorece a formação de camadas magnéticas menos homogêneas, devido à interdifusão atômica e desordem estrutural. A combinação dos resultados de reflectividade e ressonância ferromagnética mostra que a rugosidade e a interdifusão atômica da interface superior é bem maior do que a da interface inferior. Dos resultados de Mössbauer, obtém-se que as interfaces das tricamadas são formadas por 3 fases da liga NiFeMn: a) antiferromagnética, paramagnética e ferromagnética. A fase ferromagnética tende a ser formada perto da camada de NiFe, a fase paramagnética ocupa regiões centrais da interface, enquanto a fase antiferromagnética está próxima do FeMn. Os spins da camada ferromagnética da interface das tricamadas, preparadas em uma pressão de 5 e 10 mTorr de argônio, possuem momentos perpendiculares ao plano do filme. A combinação dos resultados de ressonância ferromagnética e espectroscopia Mössbauer indica que a “rugosidade magnética” é maior do que a rugosidade média quadrática (englobando desordens químicas e estruturais), e é mais pronunciada na interface superior. As interfaces NiFe/FeMn superiores das 3 amostras possuem momentos de spin bem reduzidos; esta diminuição é devida a um aumento da razão interface/volume. O aparecimento de dicroísmo no Mn indica a presença de spins de Mn não-compensados e reversíveis. Dependendo da estrutura local dos spins desta liga, os spins do Mn podem formar acoplamentos ferromagnéticos ou antiferromagnéticos com os átomos de Fe e/ou Ni. Para altas rugosidades, pode-se comprovar que os spins do Mn presentes na liga NiFeMn possuem orientações perpendiculares ao plano do filme. Um resfriamento com campo de 5 T gerou EB positivas e negativas nas interfaces NiFe/FeMn. O dicroísmo se mostrou como uma ferramenta importante para investigar a configuração de spins interfaciais de camadas com baixa rugosidade.