Magnetoimpedância em multicamadas magnéticas depositadas em silício

• Autor(a) principal: SILVA, Gustavo Henrique Bastos da
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/45812
• topic: Materiais não metálicos; Magnetoimpedância; Sensores magnéticos; Multicamadas; Filmes finos

Apresentamos um estudo da magnetoimpedância (MI) medida em elementos multicamadas preparadas através de fotolitografia óptica e pela técnica de deposição por sputtering. As nanoestruturas são compostas de camadas de [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 / Cu (400 nm) / [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 depositadas em silício (Si), onde Py (permalloy) é uma liga magnética com composição Ni81Fe19 e Ti e Cu representam, respectivamente, camadas metálicas de titânio e cobre. Foram feitas nanoestruturas na geometria de “fita”, um meandro com dois seguimentos na forma de “U”, bem como meandros com 12 seguimentos sendo um com os vértices “retangulares” e outro com os vértices “arredondados”. Laços de histerese foram obtidos à temperatura ambiente (T = 298K) utilizando um magnetômetro de amostra vibrante tipo VSM (Vibrating Sample Magnetometer). A contribuição diamagnética do Si obtida, permitindo assim obter a magnetização a magnetização das multicamadas. Foi obtidos valores para o campo coercivo HC de cerca de 5 Oe que é típico de ligas ferromagneticamente moles. As medidas da impedância elétrica (Z) foram feitas também em temperatura ambiente. O campo magnético for varrido no intervalo de ± 4,0 kOe tanto na configuração longitudinal quanto na transversal ao plano das amostras. A amplitude da corrente Iac foi mantida constante (= 2 mA) enquanto a frequência (f) da corrente elétrica foi varrida de 100 kHz a 30 MHz. Os dados da MI apresentaram dois regimes distintos. Abaixo de 5 MHz a dependência de Z com f é fortemente influenciada pela nanoestrutura magnética e pelo substrato, enquanto que acima de 15 MHz é observado uma ressonância associada a linha de transmissão composta pelos cabos coaxiais, conectores e pares contorcidos utilizados. Foram obtidos valores na faixa de 5 - 40 m Ω para a máxima variação de Z relativa ao valor medido em 4,0 kOe cujo valor depende da geometria da nanoestrutura. Foi investigada ainda a MI em uma estrutura com a geometria de fita depositada sobre vidro com os objetivos de confirmar a influência do substrato de Si e fazer uma comparação com dados medidos anteriormente em uma nanoestrutura similar. Para essa amostra obteve-se valores de ΔZ muito maiores (~ 600 mΩ) do que na depositada em Si (~ 40 mΩ). É também importante ressaltar que para as amostras depositadas sobre silício há uma forte dependência de Z com f no intervalo de 100 kHz até 10 MHz. Os valores da resisten- cia dc para as amostras depositadas em silício forão: 8,1 Ω (fita), 6,8 Ω (2-traços), 20,1 Ω (meandro de bordas quadradas) e 45,2 Ω (meandro de bordas redondas). Já para a amostra sobre vidro a resistência elétrica foi de 3,2 Ω. A contribuição do substrato de Si foi contabilizada utilizando-se um modelo CPE (Constant Phase Element) enquanto que para a ressonância associada a linha de transmissão utilizou-se um circuito ressonante tipo RLC. Por fim, os resultados da GMI foram interpretados utilizando o modelo desenvolvido para estruturas planares com geometria semi- infinita.