Estudo de sistemas de Multicamadas de ZnO/MT (MT = Fe, CoFe e NiFe)

Abstract

Neste trabalho estudamos o comportamento ferromagnético de uma série de multicamadas de ZnO/MT com MT = Fe, CoFe, NiFe. Este tipo de sistemas é importante por suas aplicações na spintrônica; cálculos teóricos em multicamadas de ZnO/Co fixando a espessura da camada do ZnO em 5 nm, mostram que estas estruturas podem ter até 100% de polarização de spin. As multicamadas com estrutura [ZnO(5nm)/MT(t)]x6 foram crescidas por magnetron sputtering variando a espessura do MT numa série de valores t = 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 e 1,0 nm. A estrutura cristalográfica foi analisada com um difratômetro de raios-X (DRX), revelando um crescimento preferencial no plano (002) do ZnO e mostrando um alargamento de linha e picos satélites. A topografia foi analisada com um microscópio de força atômica (AFM), e revela uma relação entre a espessura do MT com as imperfeições da superfície. A resposta magnética estática foi analisada com um magnetômetro de amostra vibrante (VSM) obtendo curvas de magnetização em função do campo (M vs. H) e curvas de magnetização em função da temperatura (M vs. T) pelo método de medidas de zero field cooling (ZFC) e field cooling (FC). As formas das curvas de histerese revelam a mudança da serie, de um filme com interação dipolar forte a um sistema de nanopartículas não interagentes dependendo da “concentração” do MT na multicamada; as medidas de ZFC/FC confirmam que a ordem ferromagnética é favorecida quanto maior é a espessura depositada do MT. A resposta magnética dinâmica foi analisada por espectroscopia de ressonância ferromagnética (FMR), e revela o decrescimento do campo de ressonância na serie, devido á anisotropia de forma, mostrando uma mudança do eixo fácil da magnetização do plano para a perpendicular. Análise química foi feita por espectroscopia de fotoemisão de raios-X, e revela a formação de fases mistas (íons) coexistindo com o MT; e por último medidas de transmitância revelam a existência de um pico plasmon na faixa de 250 – 340 nm. Estes picos de plasmon são característicos de sistemas dielétricos com nanopartículas. O tratamento térmico de 6000C por 2 horas em vácuo da multicamada [ZnO(5nm)/Fe(t)]x6 teve a finalidade de incrementar a espessura do semicondutor magnético diluído (SMDs) na multicamada, mediante a difusão do MT na rede do ZnO; estes sistemas revelam uma mudança nas suas propriedades estruturais e magnéticas e possivelmente o aparecimento do SMDs, devido a que seu comportamento magnético não corresponde a de um filme nem a de um sistema granular.