Nanofios crescidos por magnetron sputtering com feixe de vapor em incidência rasante: mecanismo de crescimento das nanoestruturas e características magnéticas.

dc.contributor.advisor1Caetano, Edson Passamani
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000213102749
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9401385573887851
dc.contributor.authorVerbeno, Carlos Henrique Santos
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000270094589
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5674066282709363
dc.contributor.referee1Proveti, Jose Rafael Capua
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000288099791
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2820404320026694
dc.contributor.referee2Freitas, Jair Carlos Checon de
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000244742474
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3074997830683878
dc.contributor.referee3Bueno, Thiago Eduardo Pedreira
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-8848-8914
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5243363621794078
dc.contributor.referee4Gontijo, Leonardo Cabral
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-3413-0263
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/1550234631473125
dc.contributor.referee5Garcia, Flavio
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0002-3150-3909
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/3814399624794416
dc.date.accessioned2024-05-30T00:48:38Z
dc.date.available2024-05-30T00:48:38Z
dc.date.issued2019-10-31
dc.description.abstractIn this thesis, an experimental setup was developed for production of W, Co and W/Co nanowires (NWs) on sapphire vicinal surfaces, using sputtering equipment with magnetrons positioned in a confocal geometry, in which the vapor beam reaches the substrate in a grazing incidence. The suitable conditions to obtain a nanoscale corrugated surface with a high-order correlation were determined concerning the annealing procedure (1300 °C for 5 h) of the sapphire substrates. Depending on the entrance angle β of the tungsten vapor beam, different nanoparticles and/or nanowires were systematically produced under controlled conditions. It was possible to establish the condition that preferentially allows the growth of nanowires, that is, it was demonstrated that nanowires can be produced when β ≈ Ω (miscut angle of the vicinal substrate). Co nanowires with different dimensions (thickness and width) were deposited directly on the sapphire vicinal surface or on W nanowires (with seed layer function) producing W/Co bilayers. Co nanowires are polycrystalline and are composed of the hcp and fcc phases, whose relative fractions depend on the time of Co deposition and the presence (or absence) of the W-bcc seed layer. A model to explain how the Co nanowires grow is proposed: hcp Co phase is firstly stabilized on the vicinal sapphire substrate (or W seed layer), but as the NW thickness increases, a structural relaxation leads to fcc Co phase. Though different contributions of anisotropies are considered, the magnetic properties are dominated by shape effects with an easy axis oriented along the average direction of the wire axis. Thicker nanowire arrays also have a significant contribution from the magnetocrystalline anisotropy. From the behavior of the temperature dependent magnetization, we find that for nanowires with larger sectional area the magnetization reversal is governed by a curling reversal mode, whereas nanowires with smaller sectional area switch their magnetization via coherent rotation. The effective volumes ( ) of the magnetic domains involved in the magnetization reversal were estimated at ~103 nm3 , which occur in smaller volumes than those calculated for nanowire dimensions (~105 nm3 ).
dc.description.resumoNesta tese, uma adaptação experimental foi desenvolvida para a fabricação de nanofios de W, Co e W/Co sobre superfícies vicinais de safira. Foi utilizado um equipamento sputtering com magnetrons montados em uma geometria confocal, na qual o feixe de vapor atinge o substrato em uma incidência rasante. Foi definida a melhor condição de tratamento térmico dos substratos de safira ( = 1300 °C durante 5 h) para estabelecer uma estrutura vicinal padronizada com uma alta ordem de correlação para o crescimento de nanofios. Diferentes morfologias superficiais (nanofios ou nanopartículas) foram estudadas quando o tungstênio foi depositado variando o ângulo de deposição . Foi possível estabelecer a condição que permite preferencialmente o crescimento de nanofios, ou seja, foi demonstrado que nanofios podem ser produzidos quando ≈ Ω (miscut angle do substrato vicinal). Nanofios de Co, com diferentes dimensões (espessuras e larguras), foram depositados diretamente sobre a superfície vicinal da safira ou sobre nanofios de W (com a função de camada semente) formando bicamadas W/Co. Um modelo para o mecanismo de crescimento dos nanofios de Co foi proposto: a fase do Co-hcp é primeiramente estabilizada com tensão interfacial; esta, por sua vez, reduz à medida que sua espessura aumenta, favorecendo à fase do Co-fcc. Quando o Co é depositado sobre o nanofio de W-bcc, há um aumento da fração da fase do Co-fcc, pois as tensões interfaciais do descasamento dos parâmetros de redes são reduzidas quando comparadas com o crescimento direto do Co sobre a safira. Embora diferentes contribuições das anisotropias tenham sido consideradas, as propriedades magnéticas são dominadas pelos efeitos da anisotropia de forma (eixo fácil orientado ao longo da direção longitudinal aos nanofios). No entanto, em nanofios de Co mais espessos, a contribuição da anisotropia magnetocristalina também se mostrou relevante. Usando modelos clássicos para o comportamento do campo coercivo em função da temperatura HC , foi demonstrado que para os nanofios com maior área seccional, a reversão da magnetização é governada pelo mecanismo de rotação por ondulação. Por outro lado, os nanofios de Co com menor área seccional têm sua magnetização revertida pelo modo de rotação coerente
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/13781
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectNanotecnologia
dc.subjectNanofios
dc.subjectPulverização catódica
dc.subjectSafira Vicinal
dc.subjectNanotechnology
dc.subjectNanowires
dc.subjectSputtering
dc.subjectVicinal sapphire
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqFísica
dc.titleNanofios crescidos por magnetron sputtering com feixe de vapor em incidência rasante: mecanismo de crescimento das nanoestruturas e características magnéticas.
dc.title.alternativeMagnetron sputtering nanowires grown with low beam steam beam: nanostructures growth mechanism and magnetic characteristics.
dc.typedoctoralThesis

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