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02/07/2020 - 01/07/2024

Ciências Exatas e da Terra

Filmes finos magnéticos são estruturas artificiais compostas por camadas de materiais diferentes (metálicos ou não) depositados sobre um substrato, sendo a espessura de cada camada da ordem dos nanômetros. Muitas propriedades de um material na forma de filme fino diferem substancialmente das propriedades que o mesmo material possui em sua forma maciça devido à influência dos efeitos de superfície. Do ponto de vista estrutural, por exemplo, os filmes podem ter suas constantes de rede cristalina distintas das constantes de rede dos materiais que os compõem, como é o caso de super-redes Fe/V depositadas sobre substratos de MgO. Do ponto de vista das propriedades magnéticas, os filmes finos possuem características que vem inovando a indústria dos dispositivos spintrônicos, como a magnetorresistência gigante, a anisotropia magnética e a polarização de troca. Em particular, a anisotropia magnética refere-se à propriedade que define a orientação do eixo de fácil magnetização do sistema. Em filmes compostos por metais ferromagnéticos separados por metais não magnéticos, esse eixo é orientado paralelamente ao plano do filme. Porém, quando a espessura do metal ferromagnético é reduzida a poucas camadas atômicas, o eixo de fácil magnetização passa a se orientar perpendicularmente ao plano dos filmes. Esse fenômeno foi denominado de anisotropia magnética perpendicular e permitiu a fabricação de dispositivos de gravação magnética de alta densidade, uma vez que a gravação é feita em forma perpendicular à superfície. Por outro lado, a polarização de troca foi observada em bicamadas compostas por um material ferromagnético e um material antiferromagnético e é caracterizado por um desvio do ciclo de histerese magnética ao longo do campo magnético e um aumento do campo coercitivo quando os filmes são esfriados desde acima da temperatura de bloqueio do material antiferromagnético. Neste mesmo cenário, novos materiais com propriedades magnéticas, elétricas e óticas vêm sendo desenvolvidos através da modificação de materiais conhecidos na busca por novos dispositivos spintrônicos. Este é caso dos semicondutores magnéticos diluídos (SMD), nos quais uma matriz pura é dopada com elementos magnéticos ou não magnéticos, resultando em materiais com outra estrutura eletrônica e cristalina, dando lugar a propriedades físicas que na matriz pura não são observadas, por exemplo, o ferromagnetismo a temperatura ambiente. Entre os sistemas SMD mais analisados estão o ZnO, e o TiO2 dopados com diferentes metais de transição.