Exchange bias em sistemas com óxidos de metais de transição : modificações via implantação iônica e efeito de treinamento

Abstract

Neste trabalho foram estudados filmes finos que contêm camadas antiferromagnéticas de óxidos naturais, i.e., NiO e CoO, e que apresentam exchange bias. Os estudos nos filmes de NiO envolveram implantação iônica com os __ons de Fe e de Co. Um conjunto de sistemas bicamadas compostos por NiO/Co foi implantado com íons de Fe e apresentou uma diminuição do campo de exchange bias e da coercividade em função do aumento da fluência de implantação. Íons de Co foram implantados em uma matriz de NiO com o intuito de formar nanopartículas ferromagnéticas em seu interior. Tratamentos térmicos foram realizados assim como caracterizações estruturais e magnéticas, nas quais verificou-se que as amostras apresentam histerese magnética e também que as nanopartículas formadas interagem entre si e as interações favorecem o estado desmagnetizado. Amostras de Co, que foram parcialmente oxidadas em ambiente controlado, apresentaram efeitos de treinamento. Medidas de magnetização e de magnetorresistência anisotrópica foram feitas e seus resultados foram simulados numericamente utilizando um modelo policristalino para o exchange bias. A boa concordância entre os dados experimentais e os resultados da simulação mostra que a reversão da magnetização é dominada por rotação coerente, e que modificações dos domínios que apresentam anisotropia rodável são responsáveis pelo treinamento. Um estudo sistemático da fluência da implantação de íons de O em filmes de Co foi feito, o qual demonstrou que o processo de reversão da magnetização é bastante sensível a fluência de implantação, assim como o efeito de treinamento. Os resultados indicam que tratamentos térmicos tornam o sistema mais estável, com efeito de treinamento reduzido e maior temperatura de bloqueio.

In the present work, thin lms which contain antiferromagnetic oxides, namely NiO and CoO, and present exchange bias, were studied. NiO lms were implanted with Fe and Co ions. One set of NiO/Co lms was implanted with Fe ions and a decrease in both exchange bias eld and coercivity was observed with increasing implantation uence. NiO lms were also implanted with Co ions to form ferromagnetic nanoparticles inside of them. After annealing, the samples exhibit magnetic hysteresis and the results suggest the formation of nanoparticles whose interactions promote a demagnetized state. Cobalt samples, which were partially oxidized in a controlled environment, presented training e ects. Magnetization and anisotropic magnetoresistance measurement data were reproduced via numerical simulations through a polycrystalline model for exchange bias. The good agreement between experiments and simulations suggests that the magnetization reversal process is dominated by a coherent rotation and that modi cations of the rotatable grains are responsible for the training. A systematic study of the in uence of O ion implantation in Co lms was performed. It was observed that the magnetization reversal process as well as the training e ect are implantation- uence dependent. The results indicate that magnetic annealing increases the samples' stability, reduces the training e ects and increases the system's blocking temperature.