Otimizacao estrutural, optica e magnetica de filmes de ga(1-x)mn(x)n depositados por sputtering reativo.

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.