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Previous issue date: 2009 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Nesta tese foram desenvolvidas duas técnicas de litografia do tipo bottom-up usando o
Microscópio de Força Atômica (MFA). Foram fabricadas estruturas magnéticas
mesoscópicas com várias geometrias. As estruturas básicas foram nanofios metálicos
magnéticos com espessuras a partir de 3.5 nm, larguras a partir de 300 nm e
comprimentos a partir de 10 μm. Foram detalhadamente desenvolvidas duas técnicas de
nanofabricação: nanofabricação mecânica e nanofabricação por oxidação anódica local.
Foram estudados processos de reversão da magnetização em geometrias confinadas
utilizando técnicas de transporte elétrico. Foram desenvolvidos modelos analíticos que
interpretam satisfatoriamente os processos de magnetização nas estruturas fabricadas.
Na primeira técnica de fabricação o padrão de interesse é transferido mecanicamente
utilizando a sonda de MFA para remover o polímero polimetil metacrilato (PMMA)
apenas na região desejada, até expor o substrato de Si(001). Em seguida o material de
interesse é depositado pela técnica de sputtering sobre toda a superfície da amostra
cobrindo tanto o PMMA restante como o padrão desenhado, deixando o material
depositado na área litografada em contacto com o substrato. Na segunda técnica
desenvolvida fabrica-se uma máscara de óxido de germânio (GeO2) sobre a superfície
de PMMA. O padrão de GeO2 é fabricado pela técnica de Oxidação Anódica Local
onde a sonda de MFA é usada como eletrodo para realizar a oxidação numa atmosfera
com humidade controlada. O processo é composto das seguintes etapas: (i) deposição da
camada de PMMA de 90 nm de espessura por spin coating sobre o substrato de Si (001),
onde foi previamente depositada uma camada de SiO2; (ii) tratamento térmico do filme
de polímero para evaporação dos solventes; (iii) deposição por sputtering do filme de
Ge de espessura de 7 nm sobre a superfície de PMMA; (iv) processo de oxidação por
anodização local da superfície de Ge utilizando a sonda de MFA (nesta etapa é
fabricado o padrão desejado de GeO2); (v) remoção do GeO2 utilizando simplesmente
água, deixando a superfície de PMMA exposta apenas na região litografada; (vi)
remoção do PMMA apenas na região litografada utilizando-se ataque por plasma de O2
(dry etching); (vii) deposição por sputtering do material de interesse (metal magnético)
sobre a máscara; (viii) remoção do material indesejado através de banho de acetona
finalmente deixando a nanoestrutura desejada sobre o substrato. Um estudo detalhado
de todo o processo mostrou a importância do controle completo de todos os parâmetros
ii
envolvidos para garantir a reprodutibilidade das estruturas fabricadas. Investigamos o
processo de Oxidação Anódica Local do filme de Ge em função do tipo da tensão
aplicada (dc ou pulsada) e verificamos que o processo de crescimento do óxido passa
por dois regimes: crescimento vertical e crescimento lateral. A dependência da
dimensão do óxido de Ge com a forma de onda e com o valor da tensão aplicada foi
interpretado com base em um modelo desenvolvido por Cabrera-Mott. Tendo dominado
todo o processo de nanofabricação descrito acima foi possível fabricar estruturas
planares metálicas magnéticas. Foram fabricados nanofios de diferentes geometrias e
diferentes metais magnéticos. Utilizamos técnicas de transporte elétrico dc para
investigar os processos de reversão da magnetização em nanofios com seção transversal
retangular, que neste caso possuem uma forte anisotropia uniaxial originada pelo
confinamento. A técnica de magnetoresistência se mostrou muito sensível para
identificar claramente o campo magnético de reversão da magnetização em função do
campo aplicado e do ângulo entre o campo e o eixo do fio. Foi mostrada que a
dependência angular do campo de reversão da magnetização nestas estruturas
confinadas é uma assinatura do modo de instabilidade da magnetização que ocorre
imediatamente antes da reversão. Mostramos que a reversão da magnetização nos
nanofios de Permalloy (Ni81Fe19) de seção retangular ocorre pelo processo de Buckling.
Usamos um modelo analítico baseado na teoria do princípio variacional, proposta por
Brown, que calcula o campo de nucleação e que interpreta de forma correta a
dependência angular do campo de reversão da magnetização. Também foram
investigadas propriedades de fios mesoscópicos depositados sobre substratos mais
exóticos como granadas monocristalinas de ítrio e ferro dopadas com bismuto
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/6020 |
| Date | 31 January 2009 |
| Creators | OLIVEIRA, Alexandre Barbosa de |
| Contributors | COSTA, Antonio Azevedo da |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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