Análise de Filmes Finos de Permalloy por Magnetometria Kerr e Microscopia de Força Atômica

Resumo

Neste trabalho é estudado o comportamento magnético e morfológico de filmes finos de Permalloy (Py = Ni81Fe19). A liga Py possui alta permeabilidade magnética e é um potencial candidato para utilização em dispositivos e sensores de campo magnético. Os filmes de Py foram produzidos pela técnica de desbastamento iônico, em colaboração com o Laboratório de Magnetismo e Materiais Magnéticos da UFSM. A técnica é operada em vácuo e propicia uma deposição uniforme e controlada das espessuras dos filmes, obtidas por refletividade de raios-x (XRR). Foram depositados filmes com espessuras de 10, 20 e 50 nm sobre substratos de vidro. A análise magnética dos filmes foi realizada utilizando um magnetômetro Kerr (MOKE), desenvolvido no Laboratório de Materiais Nanoestruturados da UNIPAMPA. O principio de funcionamento do MOKE se baseia na análise da rotação da polarização de um feixe de luz incidente em um filme quando exposto a um campo magnético externo, permitindo a obtenção da curva de magnetização do material e a conseqüente extração de parâmetros importantes, tais como magnetização de saturação, campo coercivo e remanência. Desenvolvido para análises de materiais finos e ultrafinos, o MOKE tem um elevado nível de complexidade de operação, já que o sistema funciona com sinais muito baixos, na escala de microVolts (μV), torrnando-o suscetível aos ruídos eletromagnéticos presentes no ambiente. Outro problema enfrentado é o alinhamento ótico do sistema, que é bastante sensível a qualquer movimentação no posicionamento da amostra e dos componentes óticos (laser, polarizadores, fotodetetores). A análise morfológica dos filmes foi realizada utilizando um microscópio de força atômica (AFM) Agilent 5500, no modo não-contato. São apresentadas curvas de magnetização obtidas nos eixos de fácil e difícil magnetização. Os resultados obtidos indicam um aumento da coercividade dos filmes com a diminuição da espessura das amostras e são correlacionados com as rugosidades superficiais, obtidas das imagens de AFM, estando de acordo com a literatura. Como perspectivas futuras, serão realizadas algumas modificações no MOKE, com a finalidade de melhorar a razão sinal/ruído para proporcionar melhor resolução em analises de filmes com espessuras inferiores à 10 nm. Pretende-se também a adaptação de um sistema para rotacionar a amostra em 360°, visando estudar as propriedades magnéticas em função do ângulo de magnetização.