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Otimização estrutural, óptica e magnética de filmes de Ga(1-x)Mn(x)N depositados por sputtering reativo

Processo: 06/05627-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2007
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2011
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Jose Humberto Dias da Silva
Beneficiário:Douglas Marcel Gonçalves Leite
Instituição-sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
Assunto(s):Pulverização catódica

Resumo

A recende descoberta de propriedades ferromagnéticas em alguns semicondutores magnéticos diluídos (DMS) trouxe a esta classe de materiais grande potencial para aplicações em dispositivos de controle de spin. Um DMS é basicamente formado por um semicondutor dopado com íons magnéticos, os quais têm o papel de produzir portadores livres e prover momentos magnéticos que interagem com os portadores. Entre os DMSs um dos principais candidatos ao desenvolvimento de novos dispositivos é o Ga(1-x)Mn(x)N. A principal vantagem deste material é apresentar a maior temperatura de Curie (Tc ~ 400K) entre os semicondutores ferromagnéticos conhecidos. Trabalhos experimentais relatam a produção de filmes ferromagnéticos de Ga(1-x)Mn(x)N pela técnica de MBE, e mostram que as propriedades magnéticas deste material são fortemente dependentes da concentração de Mn no composto.Em trabalho anterior, mostramos ser possível preparar filmes nanocristalinos de Ga(1-x)Mn(x)N por sputtering reativo usando alvo de Ga e atmosfera de N2, e fácil dosagem do conteúdo de Mn colocando pequenos pedaços de Mn metálico sobre o alvo. Verificamos que a incorporação de Mn nestes filmes preparados por sputtering reativo se dá de maneira uniforme (sem segragação) e de forma semelhante ao reportado para filmes monocristalinos de Ga(1-x)Mn(x)N preparados por MBE com propriedades ferromagnéticas. Nenhum trabalho no intuito de otimizar as propriedades de filmes de Ga(1-x)Mn(x)N depositados por sputtering foi ainda reportado na literatura. Porém, a grande gama de parâmetros de deposição com possibilidade de variação da técnica de sputtering abre ao Ga(1-x)Mn(x)N preparado por esta técnica um grande potencial de otimização.Neste trabalho propomos a otimização das propriedades estruturais, ópticas e magnéticas de filmes de Ga(1-x)Mn(x)N com diferentes conteúdos de Mn, a partir da variação e ajuste dos parâmetros de deposição dos filmes pela técnica de RF magnetron sputtering reativo. Os principais parâmetros de deposição a serem otimizados são: temperatura de substrato, tipo de substrato e potência de rádio freqüência. As principais técnicas de caracterização utilizadas serão difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, absorção óptica, e magnetização em função do campo e da temperatura. Através desta otimização objetivamos obter filmes de Ga(1-x)Mn(x)N com melhor qualidade cristalina e menor densidade de defeitos estruturais e eletrônicos, o que pode levar a este material a apresentar ferromagnetismo a temperaturas próximas da ambiente – propriedade de suma importância para a aplicação deste material em dispositivos de controle de spin.

Publicações científicas (4)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DEVILLERS, T.; LEITE, D. M. G.; DIAS DA SILVA, J. H.; BONANNI, A. Functional Mn-Mg-k cation complexes in GaN featured by Raman spectroscopy. Applied Physics Letters, v. 103, n. 21 NOV 18 2013. Citações Web of Science: 3.
ARRUDA, LARISA B.; LEITE, DOUGLAS M. G.; ORLANDI, MARCELO O.; ORTIZ, WILSON A.; LISBOA-FILHO, PAULO NORONHA. Sonochemical Synthesis and Magnetism in Co-doped ZnO Nanoparticles. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, v. 26, n. 7, p. 2515-2519, JUL 2013. Citações Web of Science: 7.
LEITE, D. M. G.; PEREIRA, A. L. J.; IWAMOTO, W. A.; PAGLIUSO, P. G.; LISBOA-FILHO, P. N.; DA SILVA, J. H. D. Magnetic characteristics of nanocrystalline GaMnN films deposited by reactive sputtering. SOLID STATE SCIENCES, v. 17, p. 97-101, MAR 2013. Citações Web of Science: 1.
LEITE, D. M. G.; LI, T.; DEVILLERS, T.; SCHIABER, Z. S.; LISBOA-FILHO, P. N.; BONANNI, A.; DIAS DA SILVA, J. H. Columnar microstructure of nanocrystalline Ga1-xMnxN films deposited by reactive sputtering. Journal of Crystal Growth, v. 327, n. 1, p. 209-214, JUL 15 2011. Citações Web of Science: 7.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
LEITE, Douglas Marcel Gonçalves. Propriedades estruturais, ópticas e magnéticas de filmes de GaMnN. 2011. 126 f. Tese de Doutorado - Universidade Estadual Paulista. POSMAT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais. Bauru.

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