Contribuição ao estudo de terras-raras e metais de transição por técnicas espectroscópicas de raios-X moles usando luz síncrotron
Flavio Cesar Vicentin
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP V662c
Campinas, SP : [s.n.], 1999.
127 p. : il.
Orientador: Helio Cesar Nogueira Tolentino
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Resumo: Nesta tese aplicamos diferentes modos de detecção em experimentos envolvendo espectroscopia de raios-X moles, a fim de estudar propriedades de volume, eletrônicas e magnéticas (via efeito de dicroísmo) de amostras formadas por terras-raras e metais de transição. Além da detecção normalmente...
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Resumo: Nesta tese aplicamos diferentes modos de detecção em experimentos envolvendo espectroscopia de raios-X moles, a fim de estudar propriedades de volume, eletrônicas e magnéticas (via efeito de dicroísmo) de amostras formadas por terras-raras e metais de transição. Além da detecção normalmente usada neste tipo de espectroscopia, ou seja, o rendimento total de elétrons, empregamos dois modos alternativos: a transmissão e a reflexão. Utilizando o rendimento total de elétrons, estudamos as bordas M4,5 do Er em sub-monocamadas de Er sobre Si(111), usando raios-X linearmente polarizados. O dicroísmo observado foi relacionado ao campo elétrico cristalino e interpretado quantitativamente considerando-se a hipótese de uma perturbação axial. Determinamos o coeficiente de absorção absoluto de algumas terras-raras (Gd, Dy, Ho e Er) nas bordas M4,5 (excitações 3d®4d) medindo-se a transmissão através de camadas com diversas espessuras, entre 2 e 400 Å. Nossos resultados estão em bom acordo com aqueles de cálculos atômicos. A partir do coeficiente de absorção determinamos o índice de refração 4,5 do Er e Ho, fazendo uso das relações de Kramers-Kronig. Também no modo transmissão, observamos o efeito de dicroísmo circular nas bordas L2,3 de um filme de Ni com magnetização perpendicular à superfície, determinando assim, a relação á lzñ / á szñ . Verificamos a dependência angular da refletividade p, para ângulos de incidência entre 0.6o e 3.5o , em camadas de Er e Ho, explicando-a com o modelo óptico que resulta nas equações de Fresnel. Medimos, ainda, a refletividade de um cristal de Ni(110) na região das bordas L2,3, usando-se luz circularmente polarizada, e observamos grandes variações na refletividade ressonante, dependendo da orientação relativa entre a magnetização da amostra e a helicidade dos fótons. Discutimos, também, a dependência angular do dicroísmo circular e o uso da refletividade ressonante magnética para a obtenção de curvas de histerese. Com a mesma amostra de Ni(110), observamos o efeito de dicroísmo linear neste modo de detecção, e medimos um fator de assimetria máximo de 8% para o ângulo de incidência de 4o. Os espectros, para os dois sentidos de magnetização foram explicados com o modelo anterior modificado de tal maneira a incluir o efeito magnético. Finalmente, mostramos os resultados do comissionamento da linha de luz de raios-X moles construída no LNLS e que é similar a utilizada nos experimentos realizados nesta tese
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Abstract: In this thesis, we have applied different detection modes for soft X-ray spectroscopy experiments, in order to study bulk, electronic and magnetic (via dichroism effect) properties of transition metals and rare earths samples. In addition to total electron yield, which is normally used in...
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Abstract: In this thesis, we have applied different detection modes for soft X-ray spectroscopy experiments, in order to study bulk, electronic and magnetic (via dichroism effect) properties of transition metals and rare earths samples. In addition to total electron yield, which is normally used in this kind of spectroscopy, we have implemented other two modes: transmission and reflection. In total electron yield mode, we have studied the M4,5 edges of Er in submonolayer coverages of Er on Si(111), using linearly polarized X-rays. The observed dichroism has been related to the surface crystal field and interpreted quantitatively in the hypothesis of an axial perturbation. We have determined the absorption coefficients of several rare earths (Gd, Dy, Ho and Er) at the M4,5 edges (3d ® 4d excitations) by measuring the soft X-ray transmission through layers of different thicknesses between 2 and 400 Å. Our results are in good agreement with atomic calculations. Using the absorption coefficients, we were able to determine the complex refraction index at the Er and Ho M4,5 edges, using the Kramers-Kronig relations. Also in transmission mode, circular dichroism in a perpendicularly magnetized Ni film has been observed at the Ni L2,3 edges, and we determined the (lz)/(sz) ratio. We have verified the p reflectivity angular dependence between 0.6o and 3.5o in Er and Ho layers, which has been explained using a optical model. We also measured the X-ray reflectivity of a Ni (110) crystal over the photon energy range including the L2,3 edges using circularly polarized X-rays, and we observed large variations in the resonante reflectivity acconding to the relative orientation between sample magnetization and photon helicity. The angular dependence of the dichroism and the use of resonant magnetic reflectivity for drawing hysteresis curves are also discussed. Using the same Ni(110) crystal, we observed a linear dichroism effect in resonant reflectivity, and we measured 8% for the maximum asymmetry ratio to 4o incidence angle. The spectra, considering the magnetization dependence, have been explained with an adapted optical model in order to include magnetic effects. Finally, we presented the commissioning results of the soft X-ray spectroscopy beamline in operation at the LNLS, which is similar to the LURE beamline used in these experiments
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Tolentino, Helio Cesar Nogueira
Orientador
Abbate, Miguel
Avaliador
Tessler, Leandro Russovski, 1961-
Avaliador
Castro, Antonio Rubens Britto de, 1940-
Avaliador
Landers, Richard, 1946-
Avaliador
Contribuição ao estudo de terras-raras e metais de transição por técnicas espectroscópicas de raios-X moles usando luz síncrotron
Flavio Cesar Vicentin
Contribuição ao estudo de terras-raras e metais de transição por técnicas espectroscópicas de raios-X moles usando luz síncrotron
Flavio Cesar Vicentin
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