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Efeitos da incorporação de Mn e Gd sobre a condutividade elétrica de filmes de Ga(1-x)M(x)As e Ga(1-x)M(x)N(m=Mn,Gd) preparados por sputtering

Processo: 06/01362-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de junho de 2006
Vigência (Término): 31 de maio de 2009
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Medidas Elétricas, Magnéticas e Eletrônicas, Instrumentação
Pesquisador responsável:Jose Humberto Dias da Silva
Beneficiário:Marcel Henrique Arraya Aviles
Instituição-sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
Assunto(s):Condutividade elétrica   Pulverização catódica   Materiais nanocristalinos   Semicondutores   Filmes   Deposição de filmes finos

Resumo

Neste trabalho estudaremos o comportamento da condutividade elétrica em corrente contínua e os mecanismos de transporte elétrico em filmes amorfos e nanocristalinos de Ga(1-x)M(x)As e Ga(1-x)M(x)N. Nestes materiais M representa os elementos Mn ou Gd, e x representa composições variáveis na faixa entre 0 e 0,1. Os filmes serão preparados em nosso laboratório usando a técnica de RF magnetron sputtering. Monocristais com composições similares, produzidos por MBE, geralmente apresentam ferromagnetismo, e são potenciais candidatos ao desenvolvimento de dispositivos eletrônicos com controle de spin, conferindo a estes compostos um alto grau de interesse. Um dos pontos centrais do trabalho será analisar, a partir das medidas de condutividade elétrica, se há predominância das interações entre momentos magnéticos dos íons M e os portadores de corrente, ou se os efeitos da desordem estrutural são dominantes e inibem a existência de fases ferromagnéticas nos materiais de interesse. Mediremos a condutividade elétrica em função da temperatura (10K < T < 300K) para vários valores de x na ausência e na presença de campo magnético (magneto-resistência). Ênfase especial será dada às medidas a temperaturas próximas das temperaturas de Curie dos materiais monocristalinos equivalentes. O comportamento da condutividade será utilizado para avaliar os regimes de transporte dominantes nos diferentes intervalos de temperatura, e para determinar as energias de ativação correspondentes. Medidas a temperatura ambiente das características corrente-tensão, e testes de efeito Hall e de potencial termoelétrico, serão realizados para as várias concentrações (x) e diferentes microestruturas (dependentes das condições de deposição). Adaptações instrumentais serão feitas para permitir a caracterização elétrica dos filmes. Um criostato usado em medidas ópticas será adaptado para as medidas elétricas. Experimentos simples serão montados para os testes de efeito Hall e potencial termoelétrico. Os equipamentos serão interfaceados com micro-computador e programas para controle de experimentos e aquisição de dados serão elaborados. As características elétricas obtidas serão comparadas com caracterizações magnéticas, ópticas, composicionais, e estruturais, dos outros trabalhos do laboratório, e com os dados da literatura referentes aos equivalentes monocristalinos desses materiais. Em testes preliminares, na ausência de campo magnético, observamos que existe um aumento importante da resistividade em alguns de nossos filmes de Ga(1-x)Mn(x)As a temperaturas próximas de 100K, a qual corresponde aproximadamente à TC do Ga(1-x)Mn(x)As monocristalino. Este aumento da resistividade ocorre em nossos filmes, embora estes não tenham apresentado comportamento ferromagnético até 2K. Isto é uma indicação de que, apesar da inexistência de ordem ferromagnética de longo alcance, a interação local entre os momentos magnéticos dos íons Mn com os elétrons de condução no nosso material pode ser similar à observada no material ferromagnético. No trabalho exploraremos com maior detalhe este tipo de comportamento, usando várias composições e diferentes condições de deposição dos filmes.