Introdução à interação de raios-X com a matéria e dicroísmo linear magnético: Aplicação a filmes finos antiferromagnéticos sob deformação

• Autor(a) principal: Amorim, Gabriel Alcântara
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPB
• Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30367
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Física; Spintrônica; Filmes finos; Antiferromagnetismo; Absorção de raios-X; Dicroísmo

Este trabalho se enquadra no contexto do estudo de filmes finos antiferromagnéticos submetidos a deformações estruturais e aplicação de técnicas de luz síncrotron para relacionar mudanças na estrutura cristalina (sondadas por difração de raios-X) com a orientação de spins dos filmes (sondada por absorção de raios-X, foco desse trabalho). É feita uma revisão sobre as teorias clássica e quântica que descrevem a absorção de luz pela matéria na faixa de energia de raios-X. Partindo da regra de ouro de Fermi, por primeiros princípios, é possível calcular a probabilidade de transição entre níveis eletrônicos de um material em função da energia da radiação incidente, permitindo obter uma estimativa para a absorção de um feixe de raios-X em função de sua energia. Outro ponto de ênfase é a dependência na absorção da luz devido à orientação da amostra e à polarização do feixe incidente, essa propriedade é denominada dicroísmo. Em particular, o dicroísmo linear magnético de raios-X (XMLD, do inglês X-ray Magnetic Linear Dicroism) é a principal ferramenta de prova para materiais com ordenamento antiferromagnético, como estudado nesse trabalho. Na análise de XMLD realiza-se a diferença entre espectros de absorção de raios-X obtidos para diferentes orientações entre a polarização (linear) do feixe incidente e da amostra. Uma ferramenta de análise de dados em Python, foi então desenvolvida com a finalidade de normalizar, nivelar, dispor os gráficos e obter o sinal de XMLD. O programa foi comparado com o software Athena, ferramenta bem estabelecida na comunidade de absorção de raios-X e apresentou os mesmos resultados. A amostra consiste em um filme fino antiferromagnético de óxido de cobalto (CoO), preparada por pulverização catódica magnetron reativa sobre um substrato flexível em forma de cruz. Mudanças de temperatura e deformação são feitas na amostra e analisadas pelo XMLD. Deformações controladas são aplicadas pelo instrumento de multi análise de deformação bidimensional (2D-MASI), sendo a primeira vez utilizado no SIRIUS. Um pré-esticamento do substrato antes da deposição permite a contração da estrutura cristalina do CoO. Para ir abaixo da temperatura de Néel, que fica em torno da temperatura ambiente, um soprador de nitrogênio (cryojet) foi utilizado. Essa deformação pode alterar a orientação de spins da amostra (vetor de Néel) e por consequência seu espectro de absorção. Por fim, é constatado uma mudança nas medidas de absorção após a deformação.