Deposição de nano-grãos de Co em uma matriz de CoO/Al2O3 por Magnetron Sputtering

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorGranular magnetic systems can be composed by magnetic particles or clusters with size of some nanometers. These magnetic nanoparticles present different magnetic order phases, as superparamagnetic, and they can be embedded in both, metallic or insulating matrix. These systems present several phenomena such as the giant magnetoresistance (GMR), tunnel magnetoresistance (TMR) and Coulomb blockade. That phenomena use to disappear when a small termal fluctuation is high enough to reverse the magnetization of the clusters leading the lost the magnetic information in a very short time range. When it occurs, the nano-particles are in superparamagnetic phase. In order to maintain the magnetic information at high values of temperature, or even to suppress the superparamagnetic limit, many works have tried to use an antiferromagnetic matrix, to induce the increase of the energy barrier among the two directions of magnetization easy by the exchange coupling in the grain(FM)/matrix(AFM) interfaces, with the purpose of stabilizing the nano-particles magnetization. In this work, we have produced Co granular samples inside an Al2O3/CoO insulating/antifferomagnetic matrix through a sequential deposition by magnetron sputtering. We aim to explore the couplingmechanisms among the ferromagnetic nanoparticles and the antiferromagnetic matrix. It has been performed measurements of Impedance Spectroscopy (IS), X-ray Difraction (XRD), and magnetization at function temperature analysed by zero-field cooling/field cooling curves (ZFC-FC) at some samples in order to obtain information about the magnetic and structural properties. The measurements of IS and XRD corroborate the formation of Co clusters and the magnetization versus temperature curves to some samples do not indicate evidence of the exchange coupling among the Co clusters and the CoO antiferromagnetic matrix.Sistemas granulares magnéticos podem ser formados por grãos ou aglomerados magnéticos cujo tamanho é de alguns nanômetros. Estes nano-grãos magnéticos apresentam diferentes fases de ordenamento magnético, como o superparamagnetismo, e podem estar envolvidos tanto por matrizes metálicas como matrizes isolantes. Estes sistemas possuem uma riqueza de fenômenos, como a magnetorresitência gigante (GMR), magnetorresistência túnel (TMR), bloqueio de coulomb entre outros. Estes fenômenos muitas vezes desaparecem quando uma flutuação térmica for suficiente para inverter a magnetização dos grãos, levando-os a perder informação magnética num intervalo de tempo muito curto. Quando isto ocorre dizemos que os nano-grãos estão na fase superparamagnética. Para reter a informação magnética a temperatura ambiente, ou até mesmo suprimir o superparamagnetismo, tem-se tentado o uso de uma matriz antiferromagnética (AFM) onde os nano-grãos ficam imersos, e o acoplamento de troca na interface grão (FM)/matriz (AFM) pode induzir um aumento na barreira de energia entre as duas direções de fácil magnetização e com isso estabilizar a magnetização dos nano-grãos. Neste trabalho foram produzidas amostras granulares de Co imersos em matriz isolante/antiferromagnética de Al2O3/CoO pela deposição alternada do metal e dos isolantes por magnetron sputtering , com a finalidade de explorar os mecanismos de acoplamento entre os nano-grãos ferromagnéticos e a matriz antiferromagnética. Foram realizadas medidas de Espectroscopia de Impedância (IS), Difração de raios-X (XRD), e magnetização em função da temperatura pelas técnicas ZFC-FC em algumas amostras, afim de se obter respostas quanto as propriedades estruturais e magnéticas. As medidas de IS e XRD, indicam a formação de nano-grãos Co e as medidas de magnetização em função da temperatura para algumas amostras, não mostraram com evidência o acoplamento de troca ( Exchange Bias ) entre os grãos de Co e a matriz antiferromagnética de CoO