Authors: Doğa Bilican
Source: Dipòsit Digital de Documents de la UAB (Universitat Autònoma de Barcelona) (article, 2018-01-01)
Field: Materials Science — Electronic, Optical and Magnetic Materials

Sustainable materials by electrodeposition and sputter deposition methods Aquesta Tesi engloba la fabricació i caracterització de materials sostenibles com poden ser partícules de bismut (Bi), capes de ferrita de bismut (BiFeO3) i aliatges de base Cu amb memòria de forma. S'ha emprat l'electrodeposició per obtenir partícules de Bi micromètriques i submicromètriques a partir d'un electròlit aquós així com també per sintetitzar capes de BiFeO3 a partir d'un bany de dimetilformamida seguit d'un tractament tèrmic en aire. Els aliatges amb memòria de forma de coure-alumini-níquel (Cu-Al-Ni) s'han fabricat mitjançant polvorització catòdica. Per obtenir les capes primes de Cu-Al-Ni s'han utilitzat dues metodologies diferents: d'una banda, s'han dipositat capes de Cu-Ni i Al alternativament per tal d'obtenir una estructura tipus sandvitx; seguidament les capes s'han tractat tèrmicament i s'han trempat en aigua gelada. D'altra banda, s'han crescut capes de Cu-Al-Ni en substrats de MgO aplicant temperatura. Les capes s'han caracteritzat morfològicament mitjançant microscòpia electrònica de rastreig (SEM). Per a la caracterització estructural s'ha utilitzat difracció de raigs X (XRD) i microscòpia electrònica de transmissió (TEM). Les capes de ferrita de bismut s'han mesurat per magnetometria de mostra vibrant (VSM). Per tal de conèixer les temperatures de transició de fase de les capes de Cu-Al-Ni s'han dut a terme mesures de resistivitat en funció de la temperatura. S'ha estudiat la morfologia de les partícules de bismut en funció de la composició del bany, de l'activitat del substrat i del potencial aplicat. A mesura que s'augmenta el valor absolut del potencial aplicat es va observar un canvi en la morfologia de les partícules (d'hexàgons a dendrites) independentment del substrat utilitzat. Cal remarcar que les partícules de bismut recobreixen el substrat de forma més homogènia (sense aglomeracions) quan s'afegeix gluconat de sodi al bany. La caracterització estructural de les capes de BiFeO3 preparades per electrodeposició i posterior tractament tèrmic revelà que l'estructura romboèdrica de BiFeO3 (interessant pel seu caràcter multiferroic) es forma al voltant dels 600 °C. El lleuger senyal ferromagnètic observat a la capa tractada tèrmicament a 600 °C s'atribueix principalment al seu caràcter nanostructurat, la qual cosa afavoreix l'aparició de fenòmens d'inclinació aleatòria dels espins a la superfície (efecte conegut com a spin canting) en la fase BiFeO3. En les capes de Cu-Al-Ni preparades per polvorització catòdica i posterior tractament tèrmic, s'observà que un canvi gradual en la seva composició (és a dir, disminució del contingut d'Al i un augment del contingut de Ni) comporta un canvi en la fase formada a temperatura ambient (de martensita a austenita). Les capes obtingudes presenten una estructura policristal·lina orientada aleatòriament. D'altra banda, en les capes de Cu-Al-Ni fabricades a alta temperatura en substrats de MgO, es va detectar un creixement texturat en (200) a causa de la relació epitaxial entre la capa i el substrat. Les mesures de resistivitat versus temperatura van posar de manifest l'existència de transformació martensítica en la capa austenítica texturada mentre que no es va observar transformació en la capa austenítica orientada aleatòriament. Finalment, s'ha fet una contextualització general del potencial que presenten els materials desenvolupats en aquesta Tesi com a candidats sostenibles en sistemes micro i nano. Materials science ; Sputtering ; Metallurgy ; Sputter deposition ; Thin film ; Scanning electron microscope ; Bismuth ; Analytical Chemistry (journal) ; Composite material ; Nanotechnology ; Chemistry Multiferroics and related materials ; Ferroelectric and Piezoelectric Materials ; Magnetic and transport properties of perovskites and related materials