Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-19T06:41:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:16:06Z : No. of bitstreams: 1 184502.pdf: 4408206 bytes, checksum: 9920bb4358a4cfaea92bc590d0f7f1ba (MD5) / Neste trabalho desenvolvemos dois modelos para descrever os transientes de corrente que se verificam em células eletrolíticas durante a deposição de íons metálicos sobre substratos semicondutores. Um desses modelos concebe um processo descrito por dois estágios. No primeiro desses estágios utiliza-se a teoria de processos estocásticos para representar o movimento dos íons em regiões distanciadas do substrato (eletrodo). No segundo, desenvolvem-se argumentos heurísticos para determinar a probabilidade de adesão de um íon à superfície do substrato, uma vez que ele tenha executado o movimento considerado no primeiro estágio. Com este artifício é possível considerar o transporte difusivo no volume da solução eletrolítica e a reação de redução sobre o eletrodo. Os resultados permitem distinguir três tipos de nucleação que orientam o processo de crescimento de depósitos sobre a superfície catalítica, as nucleações instantânea, progressiva e mista. Comparações dos resultados teóricos com dados experimentais, sugerem outro modelo mais simples e eficaz. Este, resume-se em uma equação diferencial com condições de contorno apropriadas. Uma dessas condições, dependente do tempo, mimetiza a evolução das reações de redução sobre a superfície do eletrodo. Também este modelo tem resultados comparados com dados experimentais. Desta comparação consegue-se verificar ser ele mais adequado para descrever os transientes de corrente diretos, sem a necessidade de desenvolver o habitual processo de dupla normalização utilizado na literatura e que, como discutimos, obscurece alguns aspectos relevantes na descrição do fenômeno.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:21:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281253.pdf: 4014370 bytes, checksum: 580c8e070e3d68a779c87b9e0e0af30b (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia para obtenção de óxido de alumínio nanoporoso em substratos de alumínio obtidos de diferentes processos metalúrgicos e de diferentes graus de pureza do substrato, utilizando a técnica de oxidação anódica (anodização). Para realização dos trabalhos, foi montado um sistema eletroquímico de anodização com temperatura controlada e adaptável aos vários tipos de eletrodos de alumínio. Os produtos obtidos apresentaram excelentes qualidades para uso como moldes para deposição de materiais nanoestruturados. As estruturas de alumina foram caracterizadas por técnicas de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. O preenchimento dos poros da alumina foi realizado por técnicas de eletrodeposição em modo pulsado (de corrente e de potencial) em soluções de sulfatos de ferro, níquel e cobalto, de onde foram produzidos nanofios de ligas magnéticas. Algumas estruturas de alumina preenchidas pelas ligas foram caracterizadas por magnetometria de amostra vibrante, de onde foram obtidas informações a respeito da qualidade morfológica do próprio molde de alumina. Também foi realizado um estudo do comportamento resistivo das estruturas compósitas de alumina e nanofios mediante aplicação de tensões elétricas. A caracterização dos nanofios, extraídos após a dissolução dos moldes de alumina, foi obtida por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:34:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298418.pdf: 4431883 bytes, checksum: f3dae55d558bf785f9b58f37a150947a (MD5) / Dispositivos spintrônicos apresentam potencial aumento da velocidade de processamento de dados, redução do consumo de energia elétrica e aumento da densidade de integração em comparação com dispositivos convencionais, devido à adição do grau de liberdade relativo ao momento magnético do elétron (spin). Estes dispositivos são atualmente utilizados como sensores magnéticos em cabeças leitoras de discos rígidos e em memórias magnéticas de acesso randômico (MRAM). A crescente demanda por aumento do desempenho e portabilidade dos equipamentos eletrônicos, que requer o desenvolvimento de dispositivos com alta sensibilidade e dimensões reduzidas, torna a spintrônica uma linha de pesquisa amplamente investigada. A possível utilização de dispositivos spintrônicos em dispositivos laterais com canal de spin em um semicondutor controlado por voltagem de gate, nos chamados transistores de spin por efeito de campo (SPINFET), torna os dispositivos spintrônicos prováveis candidatos à superação das limitações da eletrônica convencional. Nesta tese de doutorado são realizados fabricação e estudo de estruturas híbridas para aplicação em transistores de spin com técnicas compatíveis para obtenção de dispositivos com alto desempenho, produção em larga escala e compatibilidade com a aplicação na indústria. O desempenho como sensor magnético de transistores de base metálica crescidos por eletrodeposição foi investigado e a compatibilidade de sua microfabricação com as técnicas utilizadas na indústria microeletrônica testada em um estágio de doutorado na Fondazione Bruno Kessler na Itália. Em um segundo estágio de doutorado realizado na Universidade de Plymouth na Inglaterra, foi desenvolvida a microfabricação de junção túnel magnética com tunelamento coerente, necessário para obtenção de altos valores de magnetorresistência e aumento da sensibilidade dos sensores. A injeção e detecção de spin em silício são investigadas em dispositivos laterais obtidos por nanofabricação. Os dados obtidos mostram uma alta polarização de spin no silício e a medida direta do comprimento de difusão de spin sugere o comprimento de coerência necessário na fabricação destes dispositivos. / Spintronic devices have potential to increase data processing speed, decrease power consumption and increase integration density compared to conventional devices, due to the degree of freedom addition associated with the electron's magnetic moment (spin). These devices are currently used as magnetic sensors in hard disk read heads and magnetic random access memories (MRAM). The growing demand for increased performance and portability of electronic equipment, which requires the development of devices with high sensitivity and small size, makes spintronics a widely investigated area of research. The possible application of spintronic devices in a side-channel device with spin in the semiconductor channel controlled by a gate voltage, in a so-called spin transistors field effect (SPINFET), turns spintronic devices as likely candidates to overcome the limitations of conventional electronics. In this thesis are performed fabrication and study of hybrid structures for application in spin transistors, compatible with techniques to obtain devices with high performance, large-scale production and application in the industry. The performance as a magnetic sensor of metal base transistors grown by electrodeposition was investigated and their compatibility with microfabrication techniques was tested in a stage at the Fondazione Bruno Kessler in Italy. In a second stage at the University of Plymouth in England, a magnetic tunnel junction with coherent tunneling, necessary for obtaining high values of magnetoresistance and increased sensitivity of the sensors was developed. The injection and spin detection in silicon are investigated in lateral devices obtained by nanofabrication. The data show a high spin polarization in silicon and direct measurement of the spin diffusion length suggests the coherence length required in the manufacture of these devices

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-24T00:46:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261776.pdf: 1251343 bytes, checksum: ff46d31f089b7634f77885da7ac612c5 (MD5) / O objetivo deste trabalho é estudar a eletrodeposição de filmes finos de óxido de cobre sobre diferentes substratos bem como a evolução da rugosidade dos depósitos para aplicações futuras em dispositivos eletrônicos. Devido à alta qualidade dos contatos elétricos exigida e as diversas junções entre materiais que podem ser formadas, a presente investigação é de extrema importância para o emprego do Cu2O nas aplicações citadas acima. Os filmes finos de Cu2O foram obtidos com a técnica de eletrodeposição potenciostática, para uma solução eletrolítica contendo 0,4 M CuSO4 (sulfato de cobre), 3,0 M C3H6O3 (ácido lático) e 5,0 M NaOH (hidróxido de sódio). O pH desta solução foi mantido em um valor próximo a 10, para que fosse possível atingir uma concentração de vacâncias de cobre que deixam o material semicondutor com condução característica do tipo p. A investigação das amostras deu-se a partir da confirmação do material depositado ser o óxido de cobre do tipo I, ou seja, Cu2O ao invés de CuO. Os dados que levam a esta confirmação foram obtidos analisando as amostras com técnicas que permitissem extrair informações físicas e químicas dos depósitos, como: Difratometria de Raios X e Espectroscopia Raman. Quanto à evolução da rugosidade das amostras, a Teoria de Invariância por Escala ("Scaling") foi aplicada em imagens obtidas por Microscopia de Força Atômica. Os filmes foram crescidos sobre três diferentes substratos, Si tipo n e p (com alta densidade de dopantes) e níquel (evaporado sobre Si_n). Os resultados desta investigação mostraram que o material contém em sua maior parte Cu2O com orientação preferencial na direção [200], conforme observado por difratometria de raios-X. Espectros Raman também apresentaram a fase CuO, possivelmente com estrutura amorfa (picos largos) e em menor quantidade (picos de baixa intensidade). Para o estudo da evolução da topografia superficial das camadas depositadas foram observados baixos valores de rugosidade evoluindo com a espessura e a mudança de regime de escalonamento anômolo para o normal, com o aumento da condutividade do substrato.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Física, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:55:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319751.pdf: 3775564 bytes, checksum: 9de798cff8156fe111163dd1f541fb84 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta Tese de doutorado é estudada a microestrutura e o comportamento magnético de nanofios da liga Permalloy (Py) (Fe100-XNiX, com X ? 80) sintetizados por eletrodeposição e a microestrutura de moldes de alumina (Al2O3) nanoporosos altamente ordenados produzidos por oxidação anódica (anodização) de alumínio (Al) de alta pureza. Para produzir os nanofios, os moldes de Al2O3 nanoporosos foram utilizados no processo de síntese dos nanofios por eletrodeposição. Para caracterizar a microestrutura dos nanofios e dos moldes de Al2O3 nanoporosos, foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de varredura de efeito de campo, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia por dispersão de energia de raios X e microscopia de força atômica. Para caracterizar o comportamento magnético dos nanofios foi utilizado um magnetômetro de amostra vibrante. Através das técnicas de caracterização obtiveram-se informações do crescimento, estequiometria, diâmetro e comprimento dos nanofios, bem como, da espessura, porosidade, distância interporo, interface Al2O3/Al, do diâmetro e da circularidade dos poros dos moldes de Al2O3 nanoporosos. Os principais resultados mostram que é possível sintetizar nanofios de Fe100-XNiX por eletrodeposição, com comprimentos praticamente uniforme, sobre o substrato do Al que não é consumido no processo de produção dos moldes; que existem flutuações na estequiometria dos nanofios em função da região analisada da amostra; que a camada de barreira de Al2O3, na interface Al2O3/Al do molde de Al2O3 nanoporoso, é totalmente removida com a utilização de procedimentos eletroquímicos e químicos, e que os nanofios apresentam comportamento magnético duro dentro dos moldes de Al2O3 nanoporosos quando submetidos a campos magnéticos aplicados paralelo ao eixo dos nanofios. <br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287043.pdf: 2270352 bytes, checksum: 710d4e55b392371618f12b8d4306e9b6 (MD5) / Filmes finos de magnetita (Fe3O4) foram eletrodepositados pelos métodos potenciostático, galvanostático e pulsado sobre substratos de cobre e de ouro, utilizando uma célula eletroquímica convencional de três eletrodos. Dois eletrólitos de deposição foram preparados a partir de uma solução alcalina de Fe2(SO4)3, com concentrações diferentes, complexada com trietanolamina (TEA). As principais diferenças entre os depósitos crescidos a partir destas soluções são a aderência do filme fino ao substrato, a compactação do depósito e a intensidade do efeito magnetorresistivo. O primeiro eletrólito usado, com menor concentração de TEA, favoreceu o crescimento de filmes finos em forma de pó e apresentou pouca aderência ao substrato. Na tentativa de melhorar as características do depósito, um novo eletrólito com uma concentração 2,5 vezes maior de TEA foi preparado, o qual possibilitou a fabricação de filmes finos mais compactos e aderentes. Para ambos os eletrólitos, foram testados diferentes valores para os parâmetros de eletrodeposição dos filmes, como potencial, corrente e temperatura. A morfologia superficial, a estrutura e composição dos filmes eletrodepositados foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS), respectivamente. As propriedades magnéticas e elétricas foram obtidas por magnetometria de amostra vibrante e medidas de I x V, respectivamente. Além disso, as variações da resistência elétrica em função do campo magnético aplicado (magnetorresistência) foram investigadas. A técnica de DRX confirmou a existência de picos em posições angulares características da magnetita e a análise química por EDS revelou composições percentuais atômicas de 33 a 48 % de ferro e de 52 a 67 % de oxigênio. A maioria das análises apresentou valores muito próximos aos valores esperados para o composto Fe3O4, no entanto os depósitos não são homogêneos e são formados com desvios da estequiometria. Diferentes morfologias dos filmes, tais como granular, do tipo fibra e piramidal, foram observadas com a variação das condições experimentais. Os eletrólitos 1 e 2 foram capazes de formar amostras que apresentaram o efeito magnetorresistivo (MR), porém os maiores resultados de MR foram conseguidos com o eletrólito com menos TEA, alcançando valores de até -9,5 % em campos de 6 KOe. As curvas de histerese obtidas de medidas J vs. H de amostras produzidas pelos eletrólitos 1 e 2 usando o método galvanostático, são estreitas indicando baixo valor de Hc. Além disso, as curvas apresentam maior valor de Js e Jr para medidas feitas com campo magnético paralelo ao plano das amostras. A forma da curva das medidas IxV obtida das amostras de magnetita eletrodepositadas pelos métodos e eletrólitos em questão, indica resistência elétrica não-ôhmica.