Produção e caracterização de filmes finos de hexacianoferrato de níquel para estudos de armazenamento de energia e aplicações em spintrônica

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Lucas, Janaísa Luiza Cristino
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Física
• Palavras-chave em Português: Eletrodeposição de ligas (Metalurgia); Hexacianoferrato de níquel; Azul da Prússia; Granada de ítrio e ferro; Crepitação do catodo (Processo de galvanização); Filmes finos; Energia - Armazenamento; Física da Matéria Condensada
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/31775; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.554

O Hexacianoferrato Férrico comumente referido como Azul da Prússia é o precursor de uma importante classe de compostos de valência mista chamados Hexacianometalatos. O Azul da Prússia e seus análogos têm atraído a atenção de diversos grupos de pesquisa devido às suas propriedades eletrocatalíticas, iônicas, magnéticas moleculares, fotossensíveis e eletroquímicas. Dos análogos do azul da Prússia, o hexacianoferrato de níquel (NiHCF), em particular, apresenta propriedades oxidação e redução atrativas no que diz respeita à sua capacidade eletroativa e adsorção de cátions do eletrólito. Essas propriedades estão diretamente ligadas à sua rede cúbica de face centrada que permite a intercalação/desintercalação de íons de metais alcalinos nos espaços intersticiais, de modo que o NiHCF é sensível a eles e de fácil detecção, além de favorecer o processo de armazenamento de energia. Existem vários métodos diferentes para a preparação dos filmes finos de NiHCF e, neste trabalho, foi utilizado o processo de derivação da camada eletrodepositada de níquel sobre um substrato de silício pela técnica de Voltametria Cíclica para diferentes números de ciclos. Foram utilizadas diversas técnicas experimentais para caracterizar os filmes, incluindo microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios-X, espectroscopia Raman, técnica de análise magnética e ciclos de carga/descarga. Através dessas técnicas, foi possível determinar a composição química, a morfologia, a estrutura cristalina, as propriedades magnéticas e o armazenamento de energia de cada filme fabricado. Os resultados exibiram modificações superficiais nas amostras, as quais estão intimamente ligadas à deformação nas camadas e alteração da rugosidade superficial dos filmes. Os ciclos de carga e descarga foram utilizados para determinar o armazenamento de energia em cada amostra. Os resultados evidenciaram que a rugosidade exerce influência na capacidade de armazenamento de energia de cada filme, revelando uma correlação entre essas duas propriedades. Também foram fabricadas nanoestruturas híbridas magnéticas formadas por NiHCF em contato atômico com filmes ferromagnéticos de permalloy (liga de ferro e níquel) com intuito de investigar mecanismos de geração e conversão de correntes de spin. Por fim, outro material magnético que poderia ser utilizado na fabricação das nanoestruturas e dispositivos spintrônicos é a granada de ítrio e ferro (YIG). Este material pode ser crescido por meio de diferentes técnicas, e no nosso trabalho, exploramos o crescimento de filmes de YIG em substratos granada de gadolínio e gálio (GGG) pela técnica de sputtering, seguido de tratamento térmico em atmosfera de oxigênio. Os filmes YIG foram fabricados com diferentes espessuras e foram caracterizados por diferentes técnicas experimentais para obter suas propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas. Palavras-chave: Azul da Prússia. Hexacianoferrato de níquel. Eletrodeposição. Voltametria cíclica. Permalloy. Granada de ítrio e ferro. Sputtering.