60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

A Ressonância Magnética Eletrônica (RME) é uma técnica de espectroscopia amplamente aplicada a sistemas que possuem elétrons desemparelhados, tais como íons de metais de transição e de terras raras, e radicais livres em líquidos e sólidos. Em particular, a RME aplicada ao estudo de materiais ferromagnéticos é denominada Ressonância Ferromagnética (RFM). Neste trabalho, a técnica de RFM foi utilizada para investigar a magnetização efetiva de filmes finos de Fe/FeO, isto é, filmes finos de Fe recobertos por uma camada de FeO. Como a magnetização apresenta orientações preferenciais que dependem da forma geométrica da amostra, da estrutura cristalina do material, e das distintas contribuições para sua anisotropia magnética, no caso dos filmes finos, a magnetização efetiva pode ser deduzida a partir do estudo da dependência angular do campo de ressonância. Os filmes finos magnéticos, estruturados na forma de monocamadas ou multicamadas magnéticas, têm importância crescente em sistemas de gravação magnética e apresentam aspectos muito interessantes para a pesquisa básica em magnetismo.

METODOLOGIA:

As amostras originais de filmes finos de Fe foram depositadas sobre substrato de vidro por evaporação seqüencial de monocamadas elementares, em Vaporizadores Balzers. Para obter as amostras de filmes de Fe/FeO investigadas, todas com espessura de 500 Å, uma primeira amostra de Fe foi oxidada durante 3,0 horas em atmosfera normal de oxigênio e em seguida submetida a tratamento térmico por 1,0 hora à temperatura de 100 C (Amostra A), uma segunda amostra foi oxidada durante apenas 1,0 hora em atmosfera normal de oxigênio (Amostra B), e uma terceira amostra foi oxidada também durante 1,0 hora, mas em atmosfera reduzida (10^-2 atm) de oxigênio (Amostra C). As medidas de RFM foram realizadas com um Espectrômetro Bruker ESP-300, operando em banda-X (9,7 GHz) ou banda-Q (34,0 GHz) de freqüência de micro-ondas. Todas as medidas de dependência angular do campo de ressonância e da largura de linha foram realizadas à temperatura ambiente. Devido à elevada magnetização das amostras, na configuração perpendicular o campo aplicado máximo produzido pelo eletromagneto (20.000 G) não é suficiente para satisfazer a condição de ressonância. O estudo da dependência angular do campo de ressonância permite, entretanto, estimar o valor do campo de ressonância perpendicular.

RESULTADOS:

Como as amostras investigadas são policristalinas, na configuração paralela do campo aplicado e em banda-X de freqüência de micro-ondas os espectros de FMR apresentam linhas bem alargadas. Em banda-Q, entretanto, também na configuração paralela, os espectros apresentam dois modos normais de FMR, indicando a presença de duas fases magnéticas distintas nas amostras, atribuídas às camadas de Fe e de FeO; o modo predominante, com magnetização mais elevada, é atribuído à camada de Fe. O estudo da dependência angular do modo predominante, em banda-X, permite então a medida da magnetização efetiva de cada amostra. Os resultados obtidos foram 14.348 G, para a Amostra A. 16.816 G, para a Amostra B, e 20.218 G, para a Amostra C.

CONCLUSÕES:

A Amostra A, que apresenta a menor magnetização efetiva, certamente tem uma camada de FeO mais espessa e camada original de Fe bem reduzida, pois foi oxidada em atmosfera normal de oxigênio durante 3,0 horas e tratada termicamente a 100 C por mais 1,0 hora. A Amostra B, que foi oxidada durante apenas 1,0 hora à pressão normal de oxigênio, apresenta magnetização efetiva mais elevada, e a Amostra C, finalmente, oxidada à baixa pressão, apresenta uma magnetização efetiva próxima à do Fe massivo (4πMs = 21.580 G). Estes resultados mostram que a magnetização efetiva dos filmes finos de Fe/FeO pode ser bem inferior à magnetização de saturação do Fe massivo. Esta diferença decorre do tratamento recebido pela amostra.

Instituição de fomento: CNPq

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: Ressonância ferromagnética, Filmes finos magnéticos, Nanomagnetismo

E-mail para contato: jenainassoares2@gmail.com