Monitoramento da transição da fase estrutural CCC - CFC da liga Cox Fe100-x eletrodepositada

Abstract

Resumo: Este trabalho tem como principal objetivo a ampla caracterização estrutural de filmes finos da liga eletrodepositada CoxFe100-x. Foi feito, primeiramente, um estudo da transição de fase CCC-CFC desta liga em função dos parâmetros de eletrodeposição. Para efetivar a referida transição em função da temperatura foi necessário: o desenvolvimento de um novo substrato para a eletrodeposição da liga; o desenvolvimento de um programa na plataforma HP-VEE, que monitora e registra as medidas durante a sua execução; o projeto e desenvolvimento de um porta-amostras para medidas elétricas em vácuo durante a realização do tratamento térmico. Conseqüentemente a pesquisa envolveu também a aprendizagem da produção de filmes finos magnéticos pela técnica de eletrodeposição e de todas as etapas que a compõem, tais como a preparação de substratos, o manuseio do potenciostato e a elaboração de soluções. Dentre os parâmetros a serem estudados focalizamos no efeito da concentração da solução na eletrodeposição da liga CoxFe100-x sobre substratos de cobre. Resultados mostram que a concentração da liga CoxFe100-x na solução, tem grande importância na transição de fase CCC-CFC. Aumentando-se a concentração de solução observa-se, através da análise por difração de raios-X (XRD), que a mudança de fase CCC-CFC ocorre com o aumento do percentual de Co na liga. Esta primeira parte do trabalho foi realizada utilizando-se como substrato uma chapa comercial de cobre policristalino. Com a implantação de uma evaporadora no laboratório, passou-se a fabricar um novo substrato produzido com 5 nm de Cr e 30 nm de Cu, evaporados sobre vidro. As vantagens deste novo substrato em relação ao anteriormente utilizado são: uma menor rugosidade, comprovada com a técnica de microscopia de força atômica (AFM); menor tempo de preparo das amostras; a utilização direta do sistema SiO2/Cr/Cu/CoxFe100-x nas medidas de resistência, sem a necessidade de extração do filme depositado. O programa e o porta-amostra desenvolvidos foram testados através da caracterização de uma lâmina comercial de Pt, por medida de resistência elétrica com a temperatura, verificando-se um erro relativo percentual de 1,47 % em relação ao valor tabelado do coeficiente de temperatura da resistividade (a). A transição de fase CCC CFC após o tratamento térmico da liga eletrodepositada Co74Fe26, ocorreu a uma temperatura de 1019 K, sendo confirmada por difração de raios-X (XRD) ex situ, em acordo com os resultados das medidas de resistência elétricas obtidas in situ.

Abstract: This work has a main goal, the structural characterization of thin films CoxFe100-x electrodeposited. A study of the phase transition BCC-FCC was found to be in the alloys; the creation of a substrate for electrodeposition of the alloy; the development of a program in HP-VEE platform, which monitors and registers the measures during the execution; the project and development of a sample holder for electric measures in vacuum during thermal treatment. The research also involved the learning of the production of magnetic thin films by electrodeposition technique of all the stages that compose them such as the copper substrate polish, the handling of potenciostato and the solutions elaboration. Metals in the group of iron combine with binary alloys in this work have important industrial applications, such as microelectronic system. Among the parameters studied, the effect of the concentration of the solution in electrodeposition of CoxFe100-x alloy over copper substrate also was investigated. Results show that the concentration of Co-Fe alloy in the solution, has great importance in the phase transition BCC-FCC. Increasin the concentration of the solution, is observed through the analysis for X-ray diffraction (XRD), which the phase change BCC-FCC occurs with the increase of the percentile of Co in the alloy. This first part of work was accomplished using a copper substrate. With the implantation of evaporation in the laboratory, it passed to manufacture a new substrate produced with 50 Å of Cr and 300 Å of Cu, which evaporated over the glass. The advantages of this new substrate regarding the previously used are: a decrease in the rugones, with the microscopy technique of atomic force (AFM); smaller time to prepare the samples; the direct utilization of SiO2/Cr/Cu/CoxFe100-1 system in the resistance measures, without the need to extract the deposited film. The program and the sample holder developed were tried through the characterization of a commercial blade of Pt, by measure of electric resistance with the temperature. The results showed a 1,47 % deviation of the temperature resistivity coefficient (a). The phase transition BCC-FCC after the thermal treatment of the electrodeposition Co74Fe26 alloy, occurred to a temperature of 1019 K, characterized by X-ray diffraction (XRD) ex situ, confirming the results of measures of obtained electric resistance in situ.