escola de verão de física 2010 matrizes hexagonais para gravação magnética perpendicular dalila...
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Matrizes Hexagonais para Gravação Magnética
Perpendicular
Dalila LimaMiguel AmaralNuno PaivaRui Ferreira
Escola de Verão de Física VI
Sra. Monitora Diana Leitão
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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.
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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 (Al2O3)
2ª Anodização
Condições de anodização:Ácido oxálico (0.3 mol/dm3)
Tensão de 40V
2 um
Redes hexagonais de nanofios com 35 nm de
diâmetro
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Moldes hexagonais de alumina nanoporosa
35nm
1 um 500nm
Ácido fosfórico(2nm/min)
50nm
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Crescimento de bits magnéticos
Barreira de alumina com 50 nm
Nanoporos
Alumínio AlumínioDendritesBarreira 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
Soluçã
o de
níq
uel
1. Preenchimento das dendrites2. Preenchimento dos poros3. Transborde de níquel
Polimento mecânicoCom uma solução de alumina
-Reduzir o níquel transbordado na superfície da amostra
3 pu
lsos d
e co
rrent
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SEM
Microscópio Óptico Microscópio 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 amostraA preto e brancoLentes/objectivas electromagnéticas
•Movimentação da amostra através do manuseamento de uma manivela
•Controlo electrónico (focagem e visualização) e manual (movimento da amostra no respectivo suporte)
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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 700 nm
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Outras imagens de SEM
1 um 1 um 500 nm
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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 10-14V)
• Bobine supercondutora pode gerar campos até 5 Tesla
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Ciclos de histerese
H
M/Ms
Cam
po do S
QU
ID
Cam
po d
o S
QU
ID
1
0
Hc
Anisotropia de forma obriga o campo magnético a ter direcção vertical
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010 10 000 Oe= 1 Tesla
Análise dos resultados
Ni35nm
Ni50nm
<H coercivo > = 825 Oe
<H coercivo > = 743 Oe
Maior diâmetro possibilita multidomínios magnéticos.
Menor distância interparede => maior interacção entre nanofios.
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Comparação
Diâmetro nanofios
Vantagens Desvantagens
35nm Maior fiabilidade e robustez
Menor facilidade de gravação
50nm Maior facilidade de gravação
Menor resistência a perturbações e interferências
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Densidade de gravação magnética
~2xl
~3xl
(3+1/4x4+1/2x4)/(6xl2)= bits/cm2
(=) 1/(l2) bits/cm2
Densidade de gravação magnética:
l=100 nm => 10 Gb/cm2
l=50 nm => 37 Gb/cm2
l=25 nm => 149 Gb/cm2
l=10 nm => 1 Tb/cm2
l= 5 nm => 4 Tb/cm2
Usar ácido sulfúrico com menor tensão de anodização
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Concorrência
4x1012 bits/in2 = 0,596 Tb/cm2
< l= 5 nm => 4 Tb/cm2
347 Gb/in2 ~ 54 Gb/cm2
250 Gb/in2 = 38,76 Gb/cm2
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Aplicação
Para o Computador
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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)
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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.