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Filmes finos de materiais óxidos por ablação laser

Authors: Alves, João Rodolfo Cardoso;

Filmes finos de materiais óxidos por ablação laser

Abstract

Materiais multiferróicos nanoestruturados com acoplamente entre as fases elétrica e magnética têm atraído bastante interessa científico e tecnológico. Combinando um cerâmico piezoelétrico com um material magnetostritivo, as interações elásticas entre as fases fornecem o mecanismo de acoplamento, induzindo um comportamento magnetoelétrico. Uma abordagem recente na criação de nanoestruturas multiferróicas magnetoelétricas é tirar partido da interação da tensão filme/substrato de forma a controlar ou otimizar as propriedades elétricas/magnéticas dos filmes. Neste contexto, (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3 (BCZT), um bom piezoelétrico, livre de chumbo, e Metglas, um material magnético amorfo com uma alta magnetostrição, são potenciais candidatos a formar nanoestruturas multiferróicas filme-sobre-substrato, com boa resposta. Contudo, enquanto BCZT precisa de temperaturas de deposição à volta de 700ºC durante a preparação do filme, o Metglas tende a decompor-se a 450ºC, comprometendo a sua combinação nestes compósitos multiferróicos. Considerando a baixa penetração do feixe de laser excímeros com comprimento de onda de 248nm no material, uma alternativa consiste em realizar a deposição da fase BCZT a baixas temperaturas, seguida de recozimento laser para cristalizar o filme. Sendo assim, neste trabalho estudamos a síntese de compósitos multiferróicos por filmes dinos de BCZT depositados por ablação laser com diferentes pressões de oxigénio (0.03 e 0.3mbar), nos substratos de Metglas. Foi depositado inicialmente o BCZT a baixas temperaturas (400ºC), e depois sujeito a recozimento laser com diferentes fluências (0.05 e 0.08mJ/cm2) e tempos de recozimento (até 1000 segundos). Os resultados de difração de raios-X (XRD) mostram que tanto os filmes depositados como o substrato Metglas eram amorfos. Não se observou fases cristalinas do Metglas, indicativo da sua decomposição nestas amostras. No entanto, nos filmes sujeitos a recozimento laser, os picos de XRD característicos da perovskite de BCZT começaram a aparecer, com uma intensidade relativa que aumentava com o aumento do tempo de recozimento. Para tempos de recozimento superiores a 200 segundos, foi atingido um patamar onde a intensidade relativa era aproximadamente constante. As propriedades dielétricas mostram uma transição de fase tetragonal-cúbica (ferroelétrica) difusa para o BCZT de Tc~90ºC, devido aos grãos manoscópios que consistem os filmes. A influência das condições de preparação, em particular do passo de recozimento nas propriedades dielétricas dos filmes vão ser estudadas e apresentadas.

Country
Portugal
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