Dinâmica da magnetização e ruído Barkhausen em multicamadas ferromagnéticas
Ano de defesa: | 2020 |
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Resumo: | Neste trabalho, nos concentramos no estudo do ruído Barkhausen em filmes de multicamadas ferromagnéticas através do tradicional método indutivo e das propriedades estatísticas dos saltos Barkhausen. Motivados pelos resultados obtidos em filmes policristalinos e amorfos com diferentes espessuras, através do método indutivo, investigamos a dinâmica da magnetização a partir de expoentes críticos das distribuições de área, duração, área média e espectro de potência, obtidos experimentalmente, a fim de compreender os efeitos da dimensionalidade do sistema e do alcance das interações sobre os expoentes, devido ao movimento de paredes de domínio. Especificamente, foram obtidas séries temporais do ruído Barkhausen para filmes de multicamadas com estrutura de Co40Fe40B20(10 nm)/Ag(2 nm), Co40Fe40B20(10 nm)/Ta(2 nm), Ni81Fe19(10 nm)/Ag(2 nm) e Ni19Fe19(10 nm)/Ta(2 nm), com diferentes número de bicamadas ferromagnéticas empilhadas, onde o Tântalo (Ta) e a prata (Ag) são utilizados como espaçadores não magnéticos. Neste caso, foi observado que os expoentes obtidos experimentalmente, quando comparados aos modelos teóricos, apresentam comportamento magnético tridimensional com interação do tipo dipolar de longo-alcance, independente do número de bicamadas empilhadas, do espaçador e da frequência do campo magnético externo aplicado, sugerindo uma única classe de universalidade para o conjunto de expoentes. No entanto, os dados nos revelam uma dinâmica de DWs tridimensional modificada ou artificialmente estruturada devido ao ato de empilhar camadas ferromagnéticas com comportamento magnético bidimensional. Em particular, não foi observada a dependência dos expoentes τ e α com a frequência de campo para as multicamadas policristalinas, visto que essa dependência corresponde a uma impressão digital da teoria de campo-médio que descreve materiais magnéticos policristalinos tridimensionais. Por fim, são feitas considerações sobre um possível acoplamento entre as camadas sobrepostas, devido a presença de buracos, como um indicativo da estabilidade do expoentes. |
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Motivados pelos resultados obtidos em filmes policristalinos e amorfos com diferentes espessuras, através do método indutivo, investigamos a dinâmica da magnetização a partir de expoentes críticos das distribuições de área, duração, área média e espectro de potência, obtidos experimentalmente, a fim de compreender os efeitos da dimensionalidade do sistema e do alcance das interações sobre os expoentes, devido ao movimento de paredes de domínio. Especificamente, foram obtidas séries temporais do ruído Barkhausen para filmes de multicamadas com estrutura de Co40Fe40B20(10 nm)/Ag(2 nm), Co40Fe40B20(10 nm)/Ta(2 nm), Ni81Fe19(10 nm)/Ag(2 nm) e Ni19Fe19(10 nm)/Ta(2 nm), com diferentes número de bicamadas ferromagnéticas empilhadas, onde o Tântalo (Ta) e a prata (Ag) são utilizados como espaçadores não magnéticos. Neste caso, foi observado que os expoentes obtidos experimentalmente, quando comparados aos modelos teóricos, apresentam comportamento magnético tridimensional com interação do tipo dipolar de longo-alcance, independente do número de bicamadas empilhadas, do espaçador e da frequência do campo magnético externo aplicado, sugerindo uma única classe de universalidade para o conjunto de expoentes. No entanto, os dados nos revelam uma dinâmica de DWs tridimensional modificada ou artificialmente estruturada devido ao ato de empilhar camadas ferromagnéticas com comportamento magnético bidimensional. Em particular, não foi observada a dependência dos expoentes τ e α com a frequência de campo para as multicamadas policristalinas, visto que essa dependência corresponde a uma impressão digital da teoria de campo-médio que descreve materiais magnéticos policristalinos tridimensionais. Por fim, são feitas considerações sobre um possível acoplamento entre as camadas sobrepostas, devido a presença de buracos, como um indicativo da estabilidade do expoentes.In this work, we focus on the study of Barkhausen noise in ferromagnetic multilayer films using the traditional inductive method and the statistical properties of Barkhausen jumps. Motivated by the results obtained in polycrystalline and amorphous films with different thicknesses, through the method, we investigate the dynamics of magnetization through critical exponents of the distributions of area, duration, average area and power spectrum, obtained experimentally, to understand the effects the dimensionality of the system and the range of interactions on exponents, due to the movement of domain walls. Specifically, we obtained Barkhausen noise time series for multilayer films with Co40Fe40B20(10 nm)/Ag(2 nm), Co40Fe40B20(10 nm)/Ta(2 nm) e Ni81Fe19(10 nm)/Ag(2 nm) e Ni81Fe19(10 nm)/Ta(2 nm), with different number of stacked ferromagnetic bilayers, where Tantalum (Ta) and Silver (Ag) are used as a non-magnetic spacer. In this case, it was observed that the exponents obtained experimentally, when compared to theoretical models, present three-dimensional magnetic behavior with long-range dipolar interaction, regardless of the number of stacked bilayers, the spacer and the frequency of the applied external magnetic field, suggesting a single universality class for the set of exponents. However, the data reveal a dynamics of modified or artificially structured three-dimensional DWs due to the act of ferromagnetic layers with two-dimensional magnetic behavior. In particular, dependence on exponents τ and α on the field frequency for polycrystalline multilayers, a fingerprint of field theory-medium that describes threedimensional polycrystalline magnetic materials. Finally, considerations are made about a possible coupling between the overlapping layers, as an indicator of the stability of the exponents.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICAUFRNBrasilRuído BarkhausenPropiedades estatísticasFilmes de multicamadasDinâmica de paredes de domínioDinâmica da magnetização e ruído Barkhausen em multicamadas ferromagnéticasDynamics of magnetization and Barkhausen noise in ferromagnetic multilayersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALDinamicamagnetizacaoruido_Machado_2020.pdfapplication/pdf8516838https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/32248/1/Dinamicamagnetizacaoruido_Machado_2020.pdf638e6d82fd3575d746e07507522e5822MD51TEXTDinamicamagnetizacaoruido_Machado_2020.pdf.txtDinamicamagnetizacaoruido_Machado_2020.pdf.txtExtracted texttext/plain255104https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/32248/2/Dinamicamagnetizacaoruido_Machado_2020.pdf.txtcd1e6d922b3c15c6886e3f1a8875e6f5MD52THUMBNAILDinamicamagnetizacaoruido_Machado_2020.pdf.jpgDinamicamagnetizacaoruido_Machado_2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1305https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/32248/3/Dinamicamagnetizacaoruido_Machado_2020.pdf.jpg04a1fa18837f5ca23b98a75efdeff636MD53123456789/322482021-04-18 06:07:34.206oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/32248Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2021-04-18T09:07:34Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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