Análise das microestruturas magnéticas em filmes de FeNi

Abstract

O presente trabalho expõe um estudo estrutural e magnético feito em filmes policristalinos de FeNi sobre substratos de Si. Medidas de energia dispersiva de raios X indicaram concentrações relativas de 64% para o ferro e 36% para o níquel, o que significa que os filmes possuem a concentração Invar, fenômeno caracterizado pela queda do coeficiente de dilatação da liga até valores muito baixos. Estudos experimentais mostram que este fenômeno deve estar fortemente vinculado com a estrutura magnética das ligas, mas os modelos teóricos ainda não conseguem explicar completamente a relação entre suas propriedades magnéticas e mecânicas, motivando continuados estudos sobre suas propriedades magnéticas. Nesta pesquisa foi proposto estudar e analisar a configuração micromagnética para três filmes de FeNi na concentração Invar, para três diferentes espessuras (30, 70 e 140 nm), por meio de técnicas experimentais como a magnetometria e a microscopia de força magnética (MFM), assim como por meio do uso de simulações computadorizadas, para oferecer mais bases experimentais que contribuam na compreensão dos fenômenos presentes nas ligas Invar. Os resultados revelaram inomogeneidades magnéticas causadas pela policristalinidade dos filmes. As amostras também manifestaram um comportamento ferromagnético mole, com magnetizações de saturação e anisotropias efetivas crescentes com o aumento das espessuras. Os resultados também mostraram uma grande influência da anisotropia de forma que faz com que os filmes sejam facilmente magnetizados no plano. Finalmente, com base nas medidas de magnetometria, a estrutura micromagnética dos filmes foi mapeada por medidas de MFM e posteriormente simulada com o software MuMax3. Os mapas revelaram domínios com magnetizações locais paralelas à superfície dos filmes, enquanto que as paredes possuem uma estrutura tipo Bloch, principalmente no interior dos filmes mais grossos. Deste modo, percebe-se que a anisotropia do material define eixos fáceis de magnetização no plano dos filmes, por causa da anisotropia de forma, que obriga às paredes de domínio a se distribuírem nos filmes, formando padrões de ziguezague irregulares na superfície.