L'electrodeposició com a mètode de preparació de capes primes heterogènies de cobalt-coure

Abstract

[cat] L'electrodeposició a partir d'un bany de sulfat-citrat permet l'obtenció de dipòsits de Co-Cu amb diferents graus d'heterogeneïtat i capaços de presentar propietats magnetorresisitives. L'aplicació tecnològica d'aquests materials rau en la seva possible implementació en sensors o dispositius d'emmagatzematge de memòria. Per una banda, s'han dissenyat banys electrolítics que permeten l'obtenció de capes formades per partícules de mida micro-nanomètrica riques en cobalt distribuïdes en una matriu de cobalt-coure. D'altra banda, s'han desenvolupat banys que permeten, mitjançant l'electrodeposició polsant, preparar multicapes alternades de Co/Cu. S'ha fet un estudi del comportament electroquímic del sistema per a cada un dels banys electrolítics dissenyats, tot emprant diferents substrats com a elèctrode de treball: carboni vitri, coure, níquel, substrats de base silici modificats, vidre ITO modificat, etc. Les propietats exhibides pels diferents dipòsits s'han analitzat mitjançant diverses tècniques, ja sigui electroquímiques (in situ : voltametria cíclica, cronomètodes, stripping voltamètric, stripping galvanostàtic) o físiques (ex situ: SEM, TEM, XRD, EPMA, XPS, AFM, així com la mesures de les propietats magnètiques), tot relacionant la informació que s'extreu de cadascuna d'elles. En cada cas s'han utilitzat els substrats més adequats. S'ha fet especial èmfasi en la mesura de les propietats magnetoresistives dels electrodipòsits i s'ha comprovat que aquestes augmenten quan es potencia l'heterogeneïtat dels dipòsits. L'electrodeposició permet obtenir capes uniformes Co-Cu com a conseqüència de la deposició conjunta d'ambdós metalls a partir d'un determinat valor de potencial o densitat de corrent aplicats. Aquests dipòsits presenten micro-nanoheterogeneïtat gràcies a la presència de partícules de cobalt distribuïdes en una matriu, la qual cosa confereix al sistema un cert caràcter magnetorresistiu. El recuit controlat de les mostres a valors optimitzats de temperatura i temps en un forn en absència d'oxigen ha permès de segregar noves partícules riques en Co responsables d'un clar increment de la magnetorresistència de les làmines. A més, ha estat possible preparar capes alternes de Co/Cu de diferents gruixos. S'han optimitzat els potencials de deposició a fi de preparar, amb una eficiència elevada, capes alternades de coure pur i de cobalt pràcticament pur. El control de la duració dels polsos permet controlar l'espaiat de les bicapes. Bicapes de l'ordre de 80 nm poden visualitzar-se per SEM o AFM després d'un acurada preparació de les mostres. Les capes més primes, amb espaiats de bicapes d'uns pocs nanòmetres, presenten propietats magnetorresistives. Per a aquests sistemes, la magnetorresistència és màxima quan la mida de cada capa se situa entre 1 i 2 nm. Tanmateix, capes més primes són de difícil obtenció, ja que es produeix la formació d'illes de cobalt. L'stripping voltamètric és de gran utilitat per determinar l'espaiat òptim entre capes.