Dinâmica da magnetização e ressonância ferromagnética em filmes de CoZr

Abstract

Esta dissertação tem como objetivo investigar as propriedades magnéticas estáticas e dinâmicas em filmes de CoZr com diferentes espessuras e concentrações de Zr. Os filmes, fabricados pelo método de magnetron sputtering, têm suas propriedades dinâmicas investigadas através da técnica de ressonância ferromagnética por analisador de rede vetorial (VNA-FMR) numa faixa de frequências entre 10 MHz e 8 GHz e para campos estáticos entre ±300 Oe. Essa técnica foi realizada com a aplicação de dois diferentes métodos de detecção de ressonância: a análise do espectro de potência eletromagnética absorvida e a análise do espectro de permeabilidade magnética efetiva complexa. Os resultados de ambos os métodos são obtidos em função da frequência e campo aplicado através da implementação de algoritmos de tratamento de dados. Posteriormente, simulações micromagnéticas de ressonância são realizadas para a verificação dos resultados obtidos e são comparadas aos resultados experimentais. Foram fabricadas uma série de filmes com concentração de 4% de Zr e outra com 8% de Zr. As espessuras dos filmes variaram entre 13,2 nm e 112,7 nm. Esses valores de espessuras foram escolhidos devido à falta de estudos sobre a dinâmica de magnetização de filmes de CoZr para espessuras inferiores a 100 nm. Foram obtidos os campos de anisotropia, as magnetizações de saturação e os parâmetros de amortecimento de precessão dos filmes investigados e esses resultados foram comparados para as diferentes espessuras e concentrações.

This dissertation aims to investigate the static and dynamic magnetic properties of CoZr films with different thicknesses and concentrations of Zr. The films, deposited using magnetron sputtering, were investigated using the vector network analyzer ferromagnetic resonance technique (VNA-FMR) with frequencies ranging from 10 MHz to 8 GHz and applied fields in the range of ±300 Oe. This technique was used with two different methods of resonance measurements: analysis of the absorbed electromagnetic power spectra and analysis of the complex effective magnetic permeability spectra. Both methods are used to obtain data as a function of frequency and applied field through the implementation of data treatment algorithms. Later, micromagnetic simulations of resonance will be made to verify and compare the experimentally obtained results. Two sets of films were fabricated, one with a concentration of 4% of Zr and the other with 8% of Zr. The film thicknesses ranged from 13.2 nm up to 112.7 nm. Those thicknesses were chosen because of the lack of magnetization dynamics studies for CoZr films with thicknesses smaller than 100 nm. Anisotropy fields, saturation magnetizations and the precession damping parameters were obtained for the studied films and the results were compared for the different thicknesses and concentrations.