Magnetotransporte em filmes de Co que apresentam Colapso do Eixo de Difícil Magnetização

Abstract

Neste trabalho, foi utilizada a técnica de desbastamento iônico para a produção de tricamadas Ta/Co/Ta e Ti/Co/Ti sobre substratos de Si(100) com uma camada de óxido natural de silício (SiO2) em sua superfície. Esses filmes finos, constituídos por uma camada ferromagnética de Co confinada entre camadas de Ta ou Ti, foram produzidos com o objetivo de investigar a influência do fenômeno conhecido como Colapso do Eixo de Difícil Magnetização nas propriedades de magnetotransporte desses sistemas. Foi observado que os estados magnéticos remanentes associados ao fenômeno podem alterar significativamente a resistividade dos sistemas. Tais alterações ocorrem à medida que o ângulo de aplicação do campo magnético externo é variado. Particularmente, quando o campo é aplicado na vizinhança do eixo de difícil magnetização das camadas ferromagnéticas de Co, a resistividade longitudinal, medida paralelamente à direção da corrente elétrica, apresenta variação angular simétrica em relação a esse eixo, enquanto a resistividade transversal apresenta comportamento antissimétrico. A partir de modelos previamente estabelecidos, foi possível determinar o mecanismo físico responsável por esse comportamento, permitindo concluir que a magnetorresistência anisotrópica é responsável pelas variações observadas. Os resultados obtidos demonstram, portanto, que o Colapso do Eixo de Difícil Magnetização não constitui apenas uma característica da resposta magnética dos filmes finos de Co, mas também se manifesta de forma significativa em suas propriedades de transporte. Tal relação entre a configuração magnética remanente e a resposta elétrica evidencia o potencial do fenômeno para a exploração em dispositivos microeletrônicos e spintrônicos.

In this work, a magnetron sputtering technique was employed to grow Ta/Co/Ta and Ti/Co/Ti thin-film trilayers on Si(100) substrates with a native silicon oxide (SiO2) layer on their surface. These thin films, consisting of a ferromagnetic Co layer confined between Ta or Ti layers, were fabricated to investigate the influence of the phenomenon known as Hard-Axis Collapse on the magnetotransport properties of these systems. It was observed that the remanent magnetic states associated with this phenomenon can significantly modify the resistivity of the systems. These changes become apparent as the angle of the externally applied magnetic field is varied. In particular, when the field is applied in the vicinity of the hard axis of the Co ferromagnetic layers, the longitudinal resistivity, measured parallel to the direction of the electric current, exhibits an angular variation that is symmetric with respect to this axis, whereas the transverse resistivity exhibits an antisymmetric behavior. Based on previously established models, it was possible to identify the physical mechanism responsible for this behavior, allowing us to conclude that anisotropic magnetoresistance accounts for the observed resistivity variations. The results obtained demonstrate, therefore, that Hard-Axis Collapse is not merely a feature of the magnetic response of Co thin films, but also manifests itself significantly in their transport properties. This relationship between the remanent magnetic configuration and the electrical response highlights the potential of this phenomenon for applications in microelectronic and spintronic devices.