Estudo in-situ de filmes magnéticos ultrafinos por magnetometria Kerr e técnicas de superfície
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Aba Israel Cohen Persiano
Maximiliano Delany Martins
Pedro Licinio de Miranda Barbosa
Maximiliano Delany Martins
Pedro Licinio de Miranda Barbosa
Resumo
Este trabalho tem como objetivo o estudo da magnetometria Kerr aplicada a filmes ultra-finos magnéticos. É descrita a instrumentação do magnetômetro Kerr operando em ultra alto vácuo, assim como as modificações e otimizações realizadas para que se atingisse sensibilidade de monocamada atômica. São apresentadas medidas em amostras com diferentes propriedades magnéticas, p.ex. com exchange bias, sistemas com anisotropia magnética (determinação do eixo fácil/duro) e outros. As amostras preparadas in-situ foram previamente caracterizadas estruturalmente e quimicamente por técnicas de superfície (XPS, LEED, REED e CEMS). Para inclusão do efeito Kerr magneto-óptico nas equações de Maxwell é adicionado um termo no vetor deslocamento devido à força de Lorentz para obter o tensor permissividade elétrica contendo a constante magneto-óptica e as magnetizações relativas (mx, my e mz). Desta forma a informação da magnetização é inclusa nos coefcientes da matriz de reflexão de Fresnel. A intensidade Kerr é calculada para uma série de configurações do magnetômetro Kerr (ângulos dos polarizadores, modulador, etc). Para a separação das 3 componentes da magnetização demonstramos que é necessária a combinação linear de medidas em pelo menos duas diferentes configurações do magnetômetro Kerr. Aplicamos um dos métodos desenvolvidos no sistema FexCo1-x /Pd(100) para o cálculo de mz para diferentes estequiometrias (x=30,50) e com tratamento térmico (annealing) dos filmes.
Abstract
The aim of this work is to apply Kerr magnetometry to ultra-thinmagnetic films. A Kerr magnetometer operating in ultra high vacuum isdescribed, as well as the modications and optimizations we have done, to achieve atomic monolayer sensibility. We present measurements performed on samples with different magnetic properties, such as exchange bias effect, systems with magnetic anisotropy (determination of hard/soft axis) and others. The in-situ prepared samples were chemically and structurally characterized by means of surface sensitive techniques (XPS, LEED, RHEED, CEMS). In order to include the magneto-optic Kerr eect (MOKE) in the Maxwell equations, one term due to the Lorentz force is added to the electric displacement vector. Consequently, the electric permissivity tensor contains the magneto-optic constant and the relative magnetizations (mx, my and mx), and the magnetic information is included in the coecients of the Fresnel reection matrix. The Kerr intensity is calculated for a series of congurations of the Kerr magnetometer (angles of polarizers, modulator, etc.). To separate the three components of magnetization, we demonstrate that a linear combination of measurements at (at least) two different congurations of the magnetometer, is necessary. We have applied one of the developed methods to the FexCo1-x/Pd(100) system to calculate mz for different stoichiometries (x = 30, 50) and with thermal annealing of the films.
Assunto
Efeito magneto-optico, Fisica, Magnetometria vetorial, Magnetometro Kerr
Palavras-chave
Filmes magnéticos, Filmes ultrafinos, Efeito Kerr