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Escola de Verão de Física 2010 Matrizes Hexagonais para Gravação Magnética Perpendicular Dalila Lima Miguel Amaral Nuno Paiva Rui Ferreira Escola de Verão.

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1 Escola de Verão de Física 2010 Matrizes Hexagonais para Gravação Magnética Perpendicular Dalila Lima Miguel Amaral Nuno Paiva Rui Ferreira Escola de Verão de Física VI Sra. Monitora Diana Leitão

2 Escola de Verão de Física 2010 Objectivos Criar materiais com baixo custo e elevada capacidade de armazenamento de informação; Aprender a fazer matrizes hexagonais de alumina nanoporosa; Crescer bits magnéticos; Visualizar nanobits magnéticos; Estudar as propriedades magnéticas (SQUID); Calcular a densidade de gravação e saber como a aumentar; Encontrar aplicações reais.

3 Escola de Verão de Física 2010 Moldes hexagonais de alumina nanoporosa 1 um 1a anodização (imagem de SEM) 2ª anodização (imagem de SEM) Amostra de Al 1ª anodização Remoção da alumina (Al 2 O 3 ) 2ª Anodização Condições de anodização: Ácido oxálico (0.3 mol/dm 3 ) Tensão de 40V 2 um Redes hexagonais de nanofios com 35 nm de diâmetro

4 Escola de Verão de Física 2010 Moldes hexagonais de alumina nanoporosa 35nm 1 um 500nm Ácido fosfórico (2nm/min) 50nm

5 Escola de Verão de Física 2010 Crescimento de bits magnéticos Barreira de alumina com 50 nm Nanoporos Alumínio Dendrites Barreira de alumina com 10 nm Ácido oxálico Formação de dendrites na amostra (de forma a permitir o efeito túnel) Descida gradual da voltagem (de 40V para 8V) Electrodeposição Dendrites e poros preenchidos com níquel Alumínio Solução de níquel 1.Preenchimento das dendrites 2.Preenchimento dos poros 3.Transborde de níquel Polimento mecânico Com uma solução de alumina -Reduzir o níquel transbordado na superfície da amostra 3 pulsos de corrente

6 Escola de Verão de Física 2010 SEM Microscópio ÓpticoMicroscópio Electrónico de Varrimento (por ex.: SEM) Amostra: qualquer amostra Visualização integral da amostra Fonte de luz: luz visível Sistema de focagem manual com lentes/objectivas de vidro Movimentação da amostra para cima e para baixo Amostra: não isoladora Visualização parcial: varrimento da amostra linha a linha Fonte de luz: electrões Imagem obtida através da interacção entre o feixe de electrões e a amostra A preto e branco Lentes/objectivas electromagnéticas Movimentação da amostra através do manuseamento de uma manivela Controlo electrónico (focagem e visualização) e manual (movimento da amostra no respectivo suporte)

7 Escola de Verão de Física 2010 Imagens de SEM Poro de 35 nm analisado através de electrões secundários (análise topográfica) O mesmo poro analisado através de electrões retrodifundidos (sensível ao nº atómico) Analíse da constituição do poro através espectroscopia de raios x Antes da análise da amostra, esta foi revestida a ouro de forma a melhorar a sua condutividade 700 nm

8 Escola de Verão de Física 2010 Outras imagens de SEM 1 um 500 nm

9 Escola de Verão de Física 2010 Caracterização magnética da amostra Superconduction quantum interference device (SQUID) Amostra é deslocada verticalmente através duma bobine (He a 4K) d.d.p. induzida detectada por voltímetro ( limite de detecção V) Bobine supercondutora pode gerar campos até 5 Tesla

10 Escola de Verão de Física 2010 Ciclos de histerese H M/Ms Campo do SQUID 1 0 HcHc Anisotropia de forma obriga o campo magnético a ter direcção vertical

11 Escola de Verão de Física Oe= 1 Tesla Análise dos resultados Ni35nm Ni50nm = 825 Oe = 743 Oe Maior diâmetro possibilita multidomínios magnéticos. Menor distância interparede => maior interacção entre nanofios.

12 Escola de Verão de Física 2010 Comparação Diâmetro nanofios VantagensDesvantagens 35nm Maior fiabilidade e robustez Menor facilidade de gravação 50nmMaior facilidade de gravação Menor resistência a perturbações e interferências

13 Escola de Verão de Física 2010 Densidade de gravação magnética ~2xl ~3xl (3+1/4x4+1/2x4)/(6xl 2 )= bits/cm 2 (=) 1/(l 2 ) bits/cm 2 Densidade de gravação magnética: l=100 nm => 10 Gb/cm 2 l=50 nm => 37 Gb/cm 2 l=25 nm => 149 Gb/cm 2 l=10 nm => 1 Tb/cm 2 l= 5 nm => 4 Tb/cm 2 Usar ácido sulfúrico com menor tensão de anodização

14 Escola de Verão de Física 2010 Concorrência 4x10 12 bits/in 2 = 0,596 Tb/cm 2 < l= 5 nm => 4 Tb/cm Gb/in 2 ~ 54 Gb/cm Gb/in 2 = 38,76 Gb/cm 2

15 Escola de Verão de Física 2010 Aplicação Para o Computador

16 Escola de Verão de Física 2010 Como optimizar os nossos resultados? Polimento por feixe iónico – melhor homogeneidade do tamanho dos bits magnéticos Maior cuidado no manuseamento das amostras Pureza do material Utilização exclusiva de métodos químicos(não permitiu obter um monodomínio hexagonal)

17 Escola de Verão de Física 2010 Agradecimentos Por esta oportunidade de fazer uma investigação e de ter uma semana instrutiva gostariamos de agradecer: Aos organizadores da Escola de Verão de Física; À Vertico; À Faculdade de Ciências da Universidade do Porto; À Sra. Monitora Diana Leitão.


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