Estudo de microestruturas magnéticas por microscopia de força magnética

• Main Author: Andreia Guedes Santiago Barbosa
• Other Authors: Maximiliano Delany Martins
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte 2010
• Subjects: Microscopia; Propriedades magnéticas; Magnetismo; Vortice magnetico; Microscopy; Magnetic properties; Magnetism; Magnetic flux; FISICO-QUIMICA
• Online Access: http://www.bdtd.cdtn.br//tde_busca/arquivo.php?codArquivo=132

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === A manipulação e o controle das propriedades magnéticas de materiais com pequenas dimensões tem atraído interesse crescente nos últimos anos. Para sistemas magnéticos micrométricos ou submicrométricos, diferentes configurações magnéticas são energeticamente acessíveis. Vórtices magnéticos merecem destaque entre essas configurações e figuram em um grande número de pesquisas tecnológicas que vão desde o armazenamento magnético (VMRAM) até a biofuncionalização de estruturas para o tratamento do câncer. Em uma configuração de vórtice magnético, a energia magnetostática é minimizada por uma configuração de caminho fechado no plano do filme e uma região central com magnetização perpendicular à superfície. A quiralidade (sentido de rotação da magnetização no plano) e a polarização (direção da magnetização na região central) são os dois principais parâmetros que caracterizam um vórtice magnético. Apesar do esforço recente, ainda não se alcançou um entendimento detalhado que permita a manipulação controlada dessas características. Um aspecto importante para a aplicação tecnológica das estruturas de vórtice magnético é a uniformidade e a reprodutibilidade do comportamento de inversão de magnetização da partícula. O tamanho do núcleo do vórtice e o valor da magnetização, fatores que dependem fortemente da anisotropia do sistema, são aspectos relevantes a serem considerados para que as aplicações destas estruturas magnéticas se tornem realidade. Neste trabalho, arranjos regulares de discos multicamadas Co/Pt com diâmetro de 1 e 2 μm e pemalloy com diâmetro na faixa de 5 a 17 μm, ambos com espessura nanométrica, foram investigados por Microscopia de força magnética (MFM) e magnetometria (VSM e PPMS). Um dos objetivos foi investigar a correlação entre a anisotropia magnética nas multicamadas e o tamanho do núcleo do vórtice magnético. Os resultados obtidos demonstraram a presença de estados de vórtice magnético em algumas das amostras estudadas, em função do diâmetro do disco. Além disso, foram estudadas propriedades magnéticas da configuração de vórtices magnéticos desde a nucleação à aniquilação e efeitos de variação de dimensões de disco (diâmetro e espessura) e anisotropia magnética (multicamadas Co/Pt). === The manipulation and control of magnetic properties in size reduced materials have attracted a great interest in the last years. For micrometric or submicron magnetic structures different magnetic configurations are energetically accessible. Magnetic vortex noteworthy belongs to those configurations, and often represents the lowest energy configuration. Nowadays, it appears in a number of technological research ranging from the magnetic storage (VRAM) to the biofunctionalized microdisks for cancer treatment. In a magnetic vortex configuration, magnetostatic energy is minimized by in-plane closed flux domain structure and this curling magnetization turns out of the plane at the centre of the vortex structure. The chirality (direction of rotation of the in-plane magnetization) and polarization (up or down direction of the vortex core) are two topological features that characterize a magnetic vortex. In spite of the great effort on this matter, a controlled manipulation of magnetic vortex features was not reached. A critical aspect for the technological application of magnetic vortex structures is the uniformity and reproducibility of the reversal behavior of the particle magnetization. The vortex core size and the related value of its overall magnetization are also very relevant for the use of such magnetic structures. It is usually considered that the size of the vortex core depends on parameters such as anisotropy, thickness and diameter of the magnetic disk. In this work, regular arrays of Co/Pt multilayers disks with diameter of 1 and 2 μm and pemalloy disks with diameter in the range 5 -17 μm, both nanometer-thick, were investigated by Magnetic Force Microscopy (MFM) and magnetization measurements (VSM and PPMS). The results show the existence of magnetic vortex states for the samples, depending on the disk diameter. Furthermore, it was investigated the magnetic properties of the magnetic vortex, since the nucleation to annihilation, and the effect of variation of disk dimensions (diameter and thickness) and magnetic anisotropy (Co/Pt multilayers).