Filmes nanoestruturados de niquelites de terras raras

Abstract

Ao longo dos anos tem existido uma constante procura para solucionar os diversos desafios que o quotidiano apresenta. Os filmes finos, devido a aliarem a funcionalidade a reduzidas dimensões, são muito utilizados no dia-a-dia desde riscos rígidos a revestimentos em ótica. Com o propósito de potenciar as propriedades elétricas de filmes finos pretende-se tirar partido da Transição Metal Isolador das Niquelites de Terras Raras. Deste modo o propósito deste trabalho foi depositar filmes finos de niquelite de neodímio (NdNiO3), por ablação a laser, em substratos de titanato de estrôncio (SrTiO3) ou de aluminato de lantânio (LaAlO3). O objetivo é estudar as condições de deposição para um crescimento epitaxial e caracte rizar as propriedades estruturais, as propriedades morfológicas e as propriedades elétricas. Aliando o conhecimento das condições de deposição e os dados obtidos pela Difração de Raio X (XRD) verificou-se que a utilização de 700ºC como temperatura do substrato e 400mJ de energia do laser foram as melhores condições para ter filmes com orientação cristalográfica bem definida. As orientações obtidas foram (001) e (010) tendo sido mais facilmente obtidas quando a pressão do oxigénio foi de 0,05 mbar. Recorrendo à técnica SEM/EDS foi possível observar que os filmes produzidos são lisos e sem impurezas tendo uma estequiometria de Nd/Ni maior que 1,5 sendo o 1 o valor esperado. Os difratogramas XRD recolhidos mostraram a presença de óxidos nas amostras tendo influenci ado nos gráficos da resistividade em função da temperatura. Pela observação da ordem de gran dezas é evidente que a presença dos óxidos faz com que exista um intervalo muito acentuado entre resistividades de baixas temperaturas com a temperatura ambiente. Relativamente ao com portamento da transição metal isolador, ela depende da espessura do filme, tendo-se observado que aumenta com o aumento da espessura. Assim, os valores da temperatura de transição estão compreendidos entre os 161K e os 199K, de tal modo que se aproximam do valor “bulk” para as espessuras mais altas, onde o efeito mecânico do substrato sobre o filme se torna pequeno.

Over the years there has been a constant demand to solve the various challenges that daily life presents. Thin films, due to the ally functionality and tiny dimensions, are widely used in the day to-day from hard drives to optical coatings. With the proposition of enhancing the electrical proper ties of thin films it is intended to take advantage of the Transition Metal Insulator of Rare Earth Nickelites. Thus, the purpose of this work was to deposit thin films of neodymium nickelites (NdNiO3)), by laser ablation, on substrates of strontium titanate (SrTiO3) or lanthanum aluminate (LaAlO3). The objec tive was to study the deposition conditions for epitaxial growth and characterize structural proper ties, morphological properties and electrical properties. Combining the knowledge of the deposition conditions and the data obtained by X-Ray Diffraction (XRD) it was found that the use of 700ºC as substrate temperature and 400mJ of laser energy were the best conditions to have films with well-defined crystallographic orientation. The orienta tions obtained were (001) and (010) and were more easily obtained when the oxygen pressure was 0.05 mbar. Using the SEM/EDS technique it was possible to observe that the films produced are smooth and without impurities with an Nd/Ni stoichiometry greater than 1.5 being 1 the the expected value. The XRD diffractograms collected showed the presence of oxides in the samples having influenced the resistivity graphs as function of temperature. By observing the orders of magnitudes, it was evident that the presence of oxides causes a very sharp interval between low temperature resistivity with room temperature. Regarding the behavior of the metal insulator transition, it depends on the thickness of the film, and it has been observed that it increases with the increase of thickness. Thus, the transition temperature values are between 161K and 199K, so that they approach the bulk value for the higher thicknesses, where the mechanical effect of the substrate on the film becomes small.