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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.59.2007.tde-04032008-182610
Documento
Autor
Nome completo
Thais Cavalheri dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2007
Orientador
Banca examinadora
Mulato, Marcelo (Presidente)
Nunes, Wallace de Castro
Olivi, Paulo
Título em português
Ligas magnéticas NiFe e NiFeCo eletrodepositadas, voltadas para aplicações em micro-sensores magnéticos tipo fluxgate planar
Palavras-chave em português
coercividade magnética
eletrodeposição
fluxgate planar
ligas magnéticas
micro-sensores magnéticos
NiFe
NiFeCo
Resumo em português
O presente trabalho trata da obtenção de ligas de NiFe de NiFeCo sob a forma de filmes finos e também no seu uso na tentativa em se construir um sensor magnético tipo fluxgate planar. A técnica de produção utilizada foi a eletrodeposição com regime galvanostático. A solução eletrolítica utilizada era constituída por sais de níquel e ferro e alguns aditivos. Para depositar os filmes de NiFe, o eletrodo auxiliar era constituído de níquel; enquanto que para depositar os filmes de NiFeCo, o eletrodo auxiliar era constituído de cobalto. Os filmes foram depositados em substratos de cobre utilizando densidades de corrente no intervalo de 4 até 28 mA/cm2, com tempos totais de 40 e 60 minutos. A caracterização morfológica foi realizada utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura superficial e de seção lateral e para encontrarmos a composição dos elementos presentes na amostra, realizamos a Espectroscopia de Energia Dispersiva e Difração de Raios-X. Quanto à caracterização magnética foi utilizado o Magnetômetro de Amostra Vibrante e também magnetometria utilizando o Superconducting Quantum Interference Devices (este foi utilizado somente para os filmes de NiFeCo) como o elemento detector do equipamento. Os filmes de NiFe crescem com orientações cristalinas ao longo dos planos (110) e (200); as quantidades de níquel e ferro atingem valores constantes a partir da densidade de corrente de 15 mA/cm2 (embora sempre haja mais níquel que ferro); o ponto de menor coercividade magnética (58,4 A/m) também ocorre a partir dessa densidade de corrente, onde filmes com 1 ?m de espessura são conseguidos para um tempo total de 40 minutos. Nota-se uma assimetria para os campos aplicados perpendicular e paralelamente à superfície do filme. Os filmes de NiFeCo crescem com orientações ao longo dos planos (111) e (200). Embora sempre haja mais níquel (constante em 70%), as concentrações de Fe e Co se igualam apenas para uma densidade de corrente próxima de 15mA/cm2. Abaixo desse valor há mais ferro, e acima mais Co. A partir dessa densidade de corrente, novamente observa-se um mínimo no valor da coercividade magnética do material (81 A/m). A partir dessa densidade de corrente, tal grandeza teve seu valor mantido praticamente constante. Para essa densidade de corrente filmes de 6 ?m de espessura são obtidos para um tempo de 40 minutos. Uma menor assimetria magnética é observada comparada com o caso anterior. Por esses dados, acreditamos que o filmes de NiFeCo seja um melhor candidato para a confecção do sensor planar tipo fluxgate, e testes iniciais de sua fabricação também são apresentados.
Título em inglês
Electrodeposited NiFe and NiFeCo films for planar fluxgate sensors
Palavras-chave em inglês
electrodeposition
magnetic coercivity
magnetic sensor
NiFe
NiFeCo
planar fluxgate
Resumo em inglês
This work presents the results about the fabrication and characterization of thin films of NiFe and NiFeCo alloys. The attempts to construct the planar fluxgate are also presented. Galvanostatic electrodeposition using an electrolytic solution containing Ni and Fe was used: NiSO4 (0,7 mol/l); NiCl2 (0,02 mol/l); FeSO4 (0,03 mol/l); H3BO3 (0,4 mol/l) and C7H5O3NS.2H2O (0,016 mol/l). The auxiliary electrode was made on Ni for the NiFe films, while another one made on Co was used for the NiFeCo films. Films were deposited on copper substrates using current densities form 4 up to 28 mA/cm2, and total deposition time of 40 and 60 minutes. Structural characterization was performed using Scanning Electron Microscopy (surface and cross-section); Energy Dispersive Spectroscopy, and Xray Diffraction. Magnetic characterization was performed using two methods: the Vibrating Sample Magnetometry and magnetometry using a SQUID (Superconducting Quantum Interference Devices) sensor. NiFe films grow with crystalline planes oriented along the (110) e (200) directions; the amount of each material reach constant values for current densities above 15 mA/cm2 (even though there is always more Ni). The point of minimum magnetic coercivity (58,4 A/m) also occurs for this current density, where films 1 ?m-thick are obtained for a total deposition time of 40 minutes. An asymmetry is observed for magnetic fields applied parallel and perpendicular to the surface of the films. NiFeCo films grow with crystalline planes oriented along the (111) and (200) directions; the amount of Ni remains constant (about 70%) for the whole current density range. The amount of Fe decreases with increasing current density, while the amout of Co shows the opposite behavior. They have equal values for current densities of about 15mA/cm2, where the minimum coercivity of 81A/m is achieved. For higher current densities the coercivity remains constant. For the current density of 15mA/cm2, 6 ?m-thick films are obtained for a total deposition time of 40 minutes. The magnetic asymmetry is smaller than for the case of the NiFe films. According to the obtained data, we believe that NiFeCo is a better candidate for the fabrication of planar magnetic fluxgate sensors. Initial tests for the fabrication of a prototype are also presented.
 
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Data de Publicação
2008-03-28
 
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