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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Gerson de Carli Proença de Almeida Pessotto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Cornejo, Daniel Reinaldo (President)
Nagamine, Luiz Carlos Camargo Miranda
Nunes, Cristina Bormio
Oliveira, Adilson Jesus Aparecido de
Souza, José Antonio
Title in Portuguese
Estudo da transição de fase magnetoestrutural de filmes de FeRh acoplados a nanofios de Ni
Keywords in Portuguese
FeRh
filmes
magnetismo
nanofios
transições de fase
Abstract in Portuguese
A liga de FeRh apresenta uma transição de fase magneto-estrutural de primeira ordem próxima da temperatura ambiente, fazendo deste material um forte candidato para aplicações de gravação magnética termicamente assistida ou em refrigeradores magnéticos. Em baixas temperaturas o FeRh apresenta uma fase antiferromagnética enquanto em altas temperaturas apresenta uma fase ferromagnética. Cientes disto, neste trabalho foram analisados as transições de fase de filmes de FeRh, porém quando na presença de nanofios de Ni. Para isso foram fabricados filmes de FeRh, próximos da composição equiatômica, sobre uma matriz nanoporosa de Al 2 O 3 com nanofios de Ni. A matriz nanoposora foi produzida por um processo de anodização em dois passos, sendo preenchido os poros com Ni via eletrodeposição. O filme de FeRh foi crescido por deposição via magnetron sputtering, em duas temperaturas distintas, 525 e 600 o C. Um tratamento térmico in situ a 600 o C, por uma hora, foi feito no filme depositado na mesma temperatura. Curvas de magnetização em função de campo magnético aplicado, em temperaturas fixas, mostraram comportamentos característicos de filmes ou nanofios quando medidos nas direções preferenciais de cada componente, respectivamente, sugerindo um forte acoplamento via magnetoestrição entre os elementos. Foi analisada a dependência da transição de fase com relação a condições de magnetização dos nanofios de Ni, sendo observado clara dependência do comportamento da transição de fase com relação à estas condições. A transição de fase do FeRh é dada por nucleações e, posteriormente, por um deslocamento das paredes de domínio adjacentes a nucleação. Este comportamento é bem descrito pela somatória de duas distribuições gaussianas, sendo ajustadas na primeira derivada da magnetização em função da temperatura. Estes ajustes mostraram um claro comportamento da distribuição de nucleação com relação a magnetização remanente dos nanofios. Tal comportamento não tinha sido relatado até este momento. O filme depositado em 525 o C se mostrou mais suscetível a magnetização remanente dos nanofios do que o filme depositado em 600 o C. Posteriormente, medidas de transição de fase sob campo magnético intenso mostraram uma forte relação entre as temperaturas críticas de transição e a intensidade de campo aplicado, sendo deslocada a curva de transição para temperaturas mais baixas devido o incremento do campo. O filme depositado em 525 o C apresentou uma transição mais larga e uma menor magnetização em altas temperaturas do que o filme depositado em 600 o C.
Title in English
Study of the Magnetostructural Phase Transition of FeRh Coupled to Ni Nanowires
Keywords in English
FeRh
films
magnetism
nanowires
phase transition
Abstract in English
The FeRh alloy presents a first order magnetic-structural phase transition close the room temperature, making this material a strong candidate to heat-assisted magnetic recording or magnetic refrigerators. At low temperaturas the FeRh the FeRh shows a antiferromagnetic phase while at high temperatures shows a ferromagnetic phase. Aware of this, in this work were analyzed the FeRh films phase transition, but under the Ni nanowires presence. For this were maked FeRh films, close the equiatomic composition, over a nanoporous matrix of Al 2 O 3 with Ni nanowires. The nanoporou matrix were produced by a two-step anodization process and the nanoporou fille with Ni via eletrodeposition. The FeRh film were grown by deposition via magnetron sputtering at two different temperatures, 525 e 600 o C. Annealing in situ at 600 o C for one hour was done in the film deposited at same temperature. Magnetization curves as function of applied magnetic field, at fixed temperatures, showed characteristic behaviors of the films or nanowires where measured in the preferential direction of each componente, respectively, suggest a strong magnetostriction coupling between elements. The phase transition dependence was analyzed with respect to magnetization conditions of Ni nanowires, been observed a clear dependence of the phase transition behavior with these conditions. The FeRh phase transition is given by nucleations and followed by a displacement of domain walls adjacents to the nucleation. This behavior is well defined for the sum of two gaussians distributions, been fitted to the first derivative of magnetization as function of temperature. These fittings showed a clear behavior of the nucleation distribution with repect to a nanowires remanent magnetization. Such behavior has never been reported before. The film deposited at 525 o C showed more susceptible to nanowires remanentc magnetization than film deposited at 600 o C. Subsequently meadures of phase transition under high magnetic fields showed a strong relation between the critical temperatures of depostion and the field intensity, being displaced to lower temperatures the transition curve with the field increment. The film deposited at 525 o C presented a broader transition with lower magnetization at high temperatures than film deposited at 600 o C.
 
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Publishing Date
2019-09-13
 
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