Caracterização de filmes finos magnéticos em altas frequências

• Main Author: Kern, Paula Roberta
• Other Authors: Carara, Marcos André
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Santa Maria 2017
• Subjects: Microstrip; Permeabilidade; Anisotropia; Permeability; Anisotropy; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Online Access: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/9245

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === In order to determine the complex permeability of ferromagnetic samples in the GHz range, measurement techniques with transmission lines are most appropriate. These techniques use the modification of the scattering coefficients of the transmission line, induced by the sample, to obtain the permeability. In this work we have presented a shorted microstrip transmission line, suitable for the study of magnetic films as thin as 100 nm, in the 100 MHz - 5 GHz frequency range. The thin film permeability is calculated from the measurements of the reflection coefficient of a microstrip as a function of frequency and magnetic field, in the following situations: with the empty microstrip, loaded only with the substrate and loaded with the ferromagnetic film deposited on the substrate. To evaluate the developed microstrip, it was grown, by magnetron sputtering, Permalloy thin films with thickness ranging from 100 to 1000 nm. In plane magnetization measurements have shown that below a critical thickness, tcr ∼ 275 nm, the thin films present a behavior characteristic of systems with uniaxial anisotropy, this was also confirmed by the study of their dynamic properties. For this films the permeability measurement were well described by the expression called transverse permeability approximation. However, above tcr the hysteresis loops, measured in orthogonal directions, are almost identical and present the shape typical when there is an anisotropy component perpendicular to the film s plane. In these films it were observed the presence of more than just one resonance peak in the permeability spectra. === Para obter a permeabilidade complexa de amostras ferromagnéticas na faixa de GHz, técnicas de medidas com linhas de transmissão são as mais adequadas. Essas técnicas utilizam a variação dos parâmetros de espalhamento da linha, induzida pela amostra, para obtenção da permeabilidade. Nesse trabalho apresenta-se uma linha de transmissão tipo microstrip com uma porta e terminação em curto circuito, adequada para o estudo de filmes magnéticos tão finos quanto 100 nm, em frequências entre 100 MHz e 5 GHz. A permeabilidade do filme é calculada a partir de medidas do coeficiente de reflexão da microstrip em função da frequência e do campo magnético, em diferentes situações: vazia, carregada apenas com o substrato e carregada com o filme ferromagnético depositado sobre o substrato. Para avaliar a microstrip desenvolvida foram crescidos, por magnetron sputtering, filmes de Permalloy com espessuras entre 100 e 1000 nm. Curvas de magnetização medidas no plano revelaram que até uma espessura crítica, tcr ∼ 275 nm, os filmes apresentam um comportamento característico de filmes com anisotropia uniaxial, o que também foi constatado no estudo de suas propriedades dinâmicas. Para esses filmes as medidas de permeabilidade são bem descritas através de uma expressão conhecida como aproximação para a permeabilidade transversal. No entanto, a partir de tcr as curvas de histerese dos filmes, medidas em direções ortogonais, são quase idênticas e apresentam uma forma típica de quando existe uma componente da anisotropia perpendicular ao plano do filme. Nesses filmes observou-se a presença de mais de um pico de ressonância nos espectros de permeabilidade.