Propriedades estruturais e magnéticas de filmes finos de óxidos de ferro nanoestruturados sobre superfície vicinal Ag(977)
| Autor: | Enderson Emiliano dos Reis |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Roberto Magalhães Paniago, Gustavo Fóscolo de Moura Gomes, Edmar Avellar Soares, Myriano Henriques de Oliveira Júnior |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2022 |
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| Zdroj: | Repositório Institucional da UFMG Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) instacron:UFMG |
| Popis: | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior As nanoestruturas possuem um alto potencial em aplicações tecnológicas que podem ser desde dispositivos de leitura e memória magnéticos até spintrônica. Associar as dimensões e formas dessas nanoestruturas com seu comportamento magnético é o desafio que nos motiva neste trabalho. Um dos materiais magnéticos mais estudados é a magnetita (Fe3O4), que possui comportamento ferrimagnético à temperatura ambiente. Várias pesquisas relacionadas à formação de filmes finos de magnetita crescidos sobre diversos tipos de substratos podem ser encontradas na literatura científica, no entanto, sua deposição sobre superfícies vicinais metálicas é incomum. Nesse trabalho utilizamos a técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE) em ambiente de ultra-alto vácuo (UHV) para depositar monocamadas de Fe seguida de posterior oxidação para crescimento de camadas ultra finas de Fe3O4(111) sobre o substrato vicinal Ag(977), que possui alta densidade de degraus. Todas as técnicas de superfície foram realizadas in situ, em temperatura ambiente. Para a análise e caracterização da estrutura de superfície utilizamos microscopia de varredura por tunelamento (STM), enquanto o ordenamento cristalográfico das estruturas formadas foi verificado através de difração de elétrons de baixa energia (LEED). As imagens STM nos mostra certa anisotropia estrutural na formação das nanoestruturas, com auto-ordenamento paralelo à direção dos degraus da superfície vicinal para todas as coberturas. Para 2ML de cobertura de Fe-O, as imagens STM e o padrão LEED revelam a formação de uma superestrutura Moiré indicando a predominância na formação da würstita (FeO). Para coberturas a partir de 3ML nota-se a formação de magnetita. Medidas de resposta magnética foram realizadas através do efeito Kerr magneto-óptico (MOKE) em várias configurações de campo magnético aplicado e mostraram um comportamento superparamagnético entre 4ML e 6ML. Para as coberturas acima de 12ML, as medidas MOKE revelam o surgimento de eixo de magnetização fácil no plano da amostra, paralelo aos degraus, e duro fora do plano. Essa anisotropia magnética uniaxial foi verificada através da dependência da coercividade em relação ao ângulo do campo aplicado no plano. Foi também verificado o limite de cobertura onde ocorre a transição para estado de multidomínios magnéticos. Nanostructures have a high potential for technological application, ranging from magnetic reading and memory devices to spintronics. Associating the dimensions and shapes of these nanostructures with their magnetic behavior is the motivation of this work. One of the most studied magnetic materials is magnetite (Fe3O4), which has ferrimagnetic behavior at room temperature. Several investigations related to the formation of thin films of magnetite grown on various types of substrates can be found in the literature, however, its deposition on metallic vicinal surfaces is uncommon. In this work, we used molecular beam epitaxy (MBE) technique in an ultra-high vacuum (UHV) environment to deposit Fe monolayers followed by oxidation to grow ultra-thin Fe3O4(111) films on Ag(977) vicinal substrate, which has high density of steps. All surface techniques were performed in situ at room temperature. For the analysis and characterization of the surface structure, we used scanning tunneling microscopy (STM), while the crystalographic ordering was verified by Low Energy Electron Diffraction (LEED). The STM images show some structural anisotropy in the formation of nanostructures, with self-ordering parallel to the steps of the vicinal surface for all coverages. For 2ML Fe-O coverage, the STM images and the LEED pattern reveal the Moiré superstructure formation, indicating the predominance of würstite (FeO). For coverages from 3ML, magnetite formation is observed and magnetic measurements using magneto-optical Kerr effect (MOKE) in various applied magnetic field configurations show a superparamagnetic behavior between 4ML and 6ML. For coverages above 12ML, the MOKE measurements reveal an easy axis of magnetization in the sample plane, parallel to the step edges, and a hard axis out of the plane. That uniaxial magnetic anisotropy was verified from the dependence of the coercivity with respect to the in plane angle of the applied field. We have also verified the coverage limit where the transition to a multidomain magnetic state occurs for magnetite. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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