Estabilização de vórtices em nanoestruturas ferromagnéticas acopladas

dc.contributor.advisorCarrico, Artur da Silva
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.authorDantas, Jadson Tadeu Souza
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.referees1Dantas, Ana Lucia
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Sales, Fabio Henrique Silva
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.contributor.referees3Oliveira, Leonardo Linhares
dc.contributor.referees3IDpt_BR
dc.contributor.referees4Silva, Maria das Gracas Dias da
dc.contributor.referees4IDpt_BR
dc.contributor.referees5Junior, Sergio Murilo da Silva Braga Martins
dc.contributor.referees5IDpt_BR
dc.date.accessioned2020-11-28T19:35:15Z
dc.date.available2020-11-28T19:35:15Z
dc.date.issued2020-07-31
dc.description.abstractThere are currently promising perspectives of micro-wave nanoantenna’s architecture, consisting of ferromagnetic nanoelements suitably designed to hold vortices. Experimental reports indicate that the excitation spectra and the magnetoresistance of a pair of magnetic vortices may be affected by their dipolar interaction. Furthermore, the dipolar interaction may affect the synchronization of the pair of vortices dynamics, leading to high-quality microwave spectra. Placing two soft ferromagnetic nanoelements close to each other, one may control the strength of the dipolar interaction between them, and produce changes in the vortex profiles. We have investigated the magnetic structure at remanence of pairs of vortices of a pair of identical and coaxial 21 nm height Fe circular nanocylinders with the diameter ranging from 81 nm to 129 nm. We have shown that by choosing appropriate values of the nanocylinders distance, one may control the dipolar interaction strength, allowing to set the relative chirality of the vortices in pairs of circular Fe and Py nanocylinders. We have also shown that the vortices chiralities and locations in the nanocylinders may be controlled by using external magnetic fields. We have used two preparations routes, one with the external field-aligned along the x-axis direction, parallel the easy axis of the Fe uniaxial anisotropy, and another with the external field along the y-axis direction. We have shown that the remnant state may be either a same chirality vortex pair or a pair of vortices with opposite chiralities. We have also investigated the remnant state of pairs of identical elliptical 25nm height Py nanocylinders with face-to-face distance ranging from 20nm to 60nm. Owing to the shape anisotropy, there are considerable differences of the sequence of magnetic phases formed along the preparation routes with the external parallel to the major axis or to the minor axis. Our results indicate that controlling the dipolar interaction and the shape anisotropy, one may design the magnetic structure of four interacting vortices at remanence. For both the circular and elliptical nanocylinder systems, there are relevant changes in the strength of the dipolar and local fields, owing to the change of vortex positions in response to external magnetic fields of moderate strength. We suggest that this may be used to design strongly synchronized multiple vortices nano-oscillators with high quality spectrapt_BR
dc.description.resumoAtualmente, h´a perspectivas promissoras do design de nanoantenas de micro-ondas que usam nanoelementos ferromagn´eticos que contˆem v´ortices. Relatos experimentais indicam que o espectro de excita¸c˜ao do par de v´ortices e a resistˆencia magn´etica dependem de suas quiralidades. A sincroniza¸c˜ao da dinˆamica dos v´ortices pode levar a espectros de micro-ondas de alta qualidade. Colocando dois nanoelementos juntos, pode-se modificar o perfil intr´ınseco do v´ortice do material ferromagn´etico, devido a intera¸c˜ao dipolar entre os dois nanoelementos. Investigamos a estrutura magn´etica na remanˆencia de pares de v´ortices de um par de nanocilindros circulares Fe, idˆenticos e coaxiais, de 21 nm de altura com diˆametro variando de 81 nm a 129 nm, e o eixo f´acil de anisotropia uniaxial no plano das faces circulares. Mostramos que, escolhendo certos valores de distˆancia entre os nanocilindros, ´e poss´ıvel controlar a intensidade da intera¸c˜ao dipolar, permitindo definir a quiralidade relativa dos v´ortices em pares de nanoelementos circulares de Fe e Py. Mostramos tamb´em que as quiralidades e localiza¸c˜oes dos v´ortices nos nanocilindros podem ser controladas usando campos externos de intensidade moderada. Para pares de nanocilindros circulares de Fe, usamos rotas de prepara¸c˜oes com o campo externo alinhado na dire¸c˜ao do eixo x, paralelo ao eixo f´acil da anisotropia uniaxial de Fe ou na dire¸c˜ao do eixo y, perpendicular ao eixo f´acil. Mostramos que, o estado remanescente pode ser um par de v´ortices de mesma quiralidade ou um par de v´ortices de quiralidades opostas. No caso dos nanocilindros Py, n˜ao h´a anisotropia uniaxial. Nossos resultados mostram que, neste caso, a fase remanente n˜ao depende da dire¸c˜ao do campo externo no plano usado na rota de prepara¸c˜ao. Tamb´em investigamos o estado remanente de pares de nanocilindros el´ıpticos idˆenticos de Fe de 25nm de altura e distˆancias de face a face variando de 25nm a 60nm. A anisotropia uniaxial foi colocada no eixo de menor tamanho. O campo externo foi aplicado na dire¸c˜ao do eixo menor. Mostramos que, alterando a distˆancia dos nanoelementos el´ıpticos, pode-se preparar uma estrutura magn´etica de quatro v´ortices em remanˆencia. Mostramos que h´a altera¸c˜oes nas intensidades do campo dipolar e do campo efetivo local, devido `a altera¸c˜ao da distˆanca entre as nanoestruturaspt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.identifier.citationDANTAS, Jadson Tadeu Souza Dantas. Estabilização de vórtices em nanoestruturas ferromagnéticas acopladas. 2020. 130f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/30758
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectVórtice magnéticopt_BR
dc.subjectNanoestruturas magnéticaspt_BR
dc.subjectInteração dipolarpt_BR
dc.subjectMagnetic phasespt_BR
dc.subjectNanostructurespt_BR
dc.subjectMagnetization curvept_BR
dc.subjectPreparation routept_BR
dc.subjectDipolar interactionpt_BR
dc.subjectMagnetic Vortexpt_BR
dc.titleEstabilização de vórtices em nanoestruturas ferromagnéticas acopladaspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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