As medições experimentais de sinais elétricos desempenham um papel essencial no desenvolvimento do conhecimento físico pela comunidade científica, sendo importantes não apenas para obter informações sobre as características eletromagnéticas do material analisado, mas também podendo ser usadas para análises mecânicas e ópticas. Com o avanço da tecnologia, especialmente na área da física da matéria condensada, a necessidade de estudar materiais menores, na ordem de micrômetros ou até nanômetros, tem aumentado, e consequentemente a necessidade de instrumentação cada vez mais robusta.
No século XXI, a física da matéria condensada envolve medições elétricas em ordens de grandeza menores que o próprio ruído. No estudo do magnetismo e das propriedades magnéticas dos materiais, a capacidade de caracterizar efeitos físicos por meio dessa medição é relevante, como o efeito Kerr magneto-óptico (MOKE). Esse efeito descreve a mudança no ângulo de polarização da luz incidente em uma superfície magnetizada após sua reflexão, tornando possível inferir propriedades como o tipo de magnetização presente no material, sendo classificada como ferromagnética, antiferromagnética ou paramagnética.
Nas configurações experimentais mais utilizadas, a medição MOKE é realizada indiretamente, por meio de equipamentos de instrumentação eletrônica, e assim surge a dificuldade de capturar o sinal associado ao fenômeno físico. Esse sinal elétrico é caracterizado por uma amplitude abaixo do nível de ruído, em torno de μV ou nV. Esse sinal precisa de um tratamento específico — um amplificador convencional também amplificaria os ruídos e, portanto, dificultaria a análise desejada. Com base nisso, a necessidade de construir um amplificador lock-in sensível à fase torna-se significativa, pois neste tipo de amplificador é possível selecionar e amplificar um sinal de uma frequência desejada.
No presente trabalho, é construído um amplificador sensível à fase (Lock-in) para o sistema MOKE em configuração longitudinal, sendo possível avaliar o comportamento de magnetização em um filme fino de IrMn/Py (ferro/antiferromagnético), bem como a medição do seu exchange bias, por meio de sua curva de histerese.
Palavras-chave: efeito Kerr magneto-óptico; amplificador sensível à fase; spintrônica; filmes finos.
Relatório Final (Português)