Eletrodeposição de Fe em Si monocristalino

Abstract

O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de um procedimento experimental de eletrodeposição potenciostática de filmes finos e aglomerados de ferro sobre superfícies de lâminas de silício monocristalino tipo-n visando a obtenção de estruturas com potencial aplicação na fabricação de dispositivos como sensores magnetorresistivos. Na busca por um sistema estável para medidas magnetorresistivas em depósitos com espessuras nanométricas foram estudados eletrólitos contendo sulfato de ferro (FeSO4), ácido bórico (H3BO3) e ácido sulfúrico (H2SO4). Os parâmetros de eletrodeposição, como concentrações dos reagentes, potencial de deposição, pH e temperatura do eletrólito, foram otimizados para a obtenção de depósitos com boa aderência ao substrato de silício, revestimento uniforme e aspecto metálico. Através da técnica de voltametria observamos os potenciais de eletrodo que promovem as reações de oxidação e redução. Os transientes de corrente obtidos durante a preparação das amostras foram comparados com modelos teóricos para melhor compreender o processo de crescimento dos depósitos de Fe. A morfologia das superfícies foi observada através de imagens de microscopia de força atômica (AFM). As propriedades elétricas foram analisadas a partir de medidas da resistividade dos filmes finos e por curvas IxV das interfaces metal-semicondutor, enquanto que as propriedades magnéticas foram investigadas a partir de medidas de magnetorresistência (MR) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Os melhores resultados foram obtidos para o eletrólito composto por 10mM de FeSO4 e 5mM de H3BO3 e com pH de 2,3 estabilizado com a adição de H2SO4. A espessura dos filmes de Fe eletrodepositados variou de 20 à 500 nm, sendo que a máxima rugosidade media quadrática observada foi de 18 nm.