Fabricación, caracterización estructural y propiedades magnéticas de heteroestructuras de nanopartículas de FexOy confinadas en películas delgadas mesoporosas de óxidos simples

SALLABERRY, I.; STICCO, I.; M. C. FUERTES; A. ZELCER; H. E. TROIANI; L. GRANJA

Merlo, San Luis

Congreso; 100ª Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2015

AFA

En la actualidad hay un creciente interés en el estudio de materiales con potenciales aplicaciones en espintrónica. Uno de los puntos esenciales en este campo es la necesidad de encontrar materiales que sirvan como inyectores y detectores de portadores de carga polarizados en espín. Esto ha provocado que una gran cantidad de trabajo de investigación del presente se focalice en el estudio y el desarrollo de nuevos materiales magnéticos, fácilmente adaptables a la tecnología electrónica actual. Los requisitos que deben cumplir estos materiales son: poseer una alta polarización de espín y presentar compatibilidad estructural con los semiconductores actuales. Los materiales más promisorios que cumplen con estos requisitos son los semimetálicos (half-metallic), entre los que se encuentran por ejemplo las manganitas y la magnetita (Fe3O4), y los semiconductores o aislantes magnéticos (que se obtienen dopando con átomos magnéticos como es el caso de GaAs o Si dopados con Mn o Fe).[1] En particular, las nanopartículas (NPs) de magnetita han sido ampliamente estudiadas y se han propuesto múltiples aplicaciones para las mismas. Sin embargo, aún no ha sido posible incorporar eficientemente NPs en sensores y dispositivos de memoria.[2] En este marco, nosotros estamos estudiando la posibilidad de utilizar películas delgadas mesoporosas (PDMP) de óxidos simples como esqueleto para la formación de arreglos altamente ordenados de nanopartículas magnéticas.[3] Las PDMP son especialmente interesantes porque combinan las propiedades de un sistema poroso altamente controlado (naturaleza y composición del esqueleto inorgánico, tamaño, distribución espacial, etc.) y aquellas propias de un film delgado (control del espesor y de la organización espacial, composición, transparencia, posibilidad de conexión con un electrodo, etc).[4] Actualmente se han desarrollado exitosamente diferentes métodos químicos para sintetizar NPs metálicas dentro de los poros.[5] En este trabajo presentamos un método para incorporar eficientemente NPs de óxido de Fe en PDMP (150 nm) de TiO2 y SiO2. Se utilizaron PDMP con dos tamaños de poros característicos (5 nm y 10 nm) depositadas sobre sustrato de silicio. La caracterización estructural de las PDMP se hizo mediante elipsoporosimetría ambiental. Usando microscopía electrónica de transmisión y de barrido se pudo determinar la evolución del llenado de los poros y comprobar la presencia de las NPs. Las propiedades magnéticas de las nanoestructuras obtenidas fueron estudiadas en función de campo magnético (hasta 3 T) y temperatura (50 K - 300 K). En este trabajo se discute la dependencia de los parámetros magnéticos con el tamaño de poro y la cantidad de NPs. [1] M. Ziese, M. J. Thornton (eds.) Spin Electronics, Springer (2000).[2] S. Karmakar, S. Kumar, R. Rinaldi and G. Maruccio, Journal of Physics: Conference Series 292, 012002, (2011).[3] E. H. Otal, P. C. Angelomé, S. Aldabe-Bilmes, G.J.A.A. Soler-Illia, Adv. Mater. 18, 934 (2006) ; M. C. Fuertes, G. J. de A. A. Soler-Illia, Chem. Mater. 18, 2109, (2006).[4] P. C. Angelo me, G. J. A. A. Soler-Illia, Chem. Mater., 17, 322, 2005 ; P. C. Angelomé, G. J. de A. A. Soler-Illia, J. Mater. Chem. 15, 3903.[5] P. C. Angelomé and L. M. Liz-Marzán, J. Sol-Gel Sci. Technol., vol. 70, no. 2, pp. 180-190, 2014.