Preparação e caracterização de multicamadas multiferróicas baseadas em manganitas crescidas por PLD

Resumo

Materiais multiferróicos tem atraído muita atenção devido ao seu potencial para aplicações em spintrônica, dispositivos de armazenamento de dados e memórias de múltiplos estados. Para obter materiais com alto acoplamento magnetoelétrico a temperatura ambiente, mais adequados para aplicações, é necessário trabalhar com multiferróicos extrínsecos, que são compósitos formados por duas fases distintas, uma piezoelétrica, outra magnetostritiva. O acoplamento magnetoelétrico é indireto neste caso, já que a polarização elétrica de uma fase e a magnetização da segunda são acopladas pela deformação elástica do compósito. No presente projeto, nós propomos a preparação de compósitos multiferróicos onde a fase magnética seja uma manganita de lantânio/bário e a fase ferroelétrica, (K,Na)(Ta,Nb)O3. Os compósitos serão crescidos pela técnica de deposição de filmes finos por ablação a laser (Pulsed Laser Deposition - PLD), que usualmente produz filmes finos de ótima qualidade para materiais óxidos. Filmes finos de perovskitas compatíveis entre si deve permitir o crescimento de filmes epitaxiais com baixa densidade de defeitos. Esta compatibilidade também deve favorecer a adesão dos filmes e assim evitar que eles descamem quando submetidos a stress. Podemos indicar como objetivos parciais deste projeto: 1- Preparar os alvos de cada componente do nosso compósito. 2- Crescer filmes mono e multicamadas por PLD.3- Investigar as melhores condições de deposição e materiais, tentando otimizar o acoplamento magnetoelétrico. 4- Investigar a propriedades estruturais e microestruturais dos filmes obtidos. 5- Investigar os processos envolvidos na preparação de compósitos magnetoelétricos e suas propriedades físicas. 6- Correlacionar as características estruturais e microestruturais dos compósitos com suas propriedades físicas. Todos os alvos serão preparados por reação na fase sólida. Antes da sinterização dos alvos, parte do pó obtido será caracterizada por difração de raios-X para verificar a formação da fase e presença de impurezas. Os alvos serão utilizados para a deposição de multicamadas por ablação a laser. Os melhores parâmetros de deposição e composição do alvo serão determinados e as estruturas finais serão caracterizadas estrutural- e fisicamente para obter uma melhor compreensão destes compósitos e de como otimizar suas propriedades de interesse. A caracterização estrutural e microestrutural empregará difração de raios-X, FE-SEM, TEM e AFM. Análises de EDX e EBSD também poderão ser realizadas. A caracterização física incluirá medidas das propriedades elétricas e magnéticas dos compósitos, assim como medidas do acoplamento magnetoelétrico. Além disso, o grupo francês (Rennes Institute of Chemical Science, CSM) tem trabalhado com filmes finos de KTN crescidos por PLD há vários anos, o que será muito útil para desenvolver este trabalho, haja visto o fino controle necessário para o crescimento de compósitos. Alguns filmes finos de outras manganitas também foram depositados no laboratório francês, demonstrando que o sistema de PLD em operação é apropriado para este propósito. Vale ressaltar também que o proponente deste projeto também tem experiência prévia com a deposição de filmes finos de manganitas por PLD, adquirida durante estágio de pós-doutoramento na Universidade de Maryland em 2004.Para o desenvolvimento deste projeto, contaremos com a infraestrutura do grupo francês, que envolve o sistema de PLD em si, Difratômetro de raios-X de 4 ciclos, magnetômetro Squid, analisadores de impedância, FE-SEM, EDX, EBSD, TEM, e AFM/MFM. Também dispomos do apoio do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, além de colaborações com grupos de magnetismo e de cerâmicas ferroelétricas em nossa instituição, o que não apenas pode funcionar como suporte adicional a este projeto, como viabiliza a continuidade deste trabalho após meu retorno ao Brasil. (AU)