Synthesis and magnetoelectric properties of Co-Pt based porous materials

La present tesi compren la sintesi electroquimica i l'estudi de les propietats magnetoelectriques de materials porosos basats en cobalt-plati (Co-Pt). S'espera que aquests materials minimitzin la dissipacio de calor i el consum d'energia en dispositius operats magneticament. Ates que els efectes magnetoelectrics son de naturalesa interficial, hom preveu que la porositat, la rugositat i la nanoestructuracio en materials de base Co-Pt serveixin per incrementar la resposta magnetoelectrica gracies a l'augment de la relacio superficie / volum. Per aquest motiu, es utilitzar l'electrodeposicio a partir de solucions aquoses que contenien micel·les de P-123 (un proces denominat electrodeposicio assistida per micel·les) per fabricar materials mesoporosos de Co-Pt formats per un aliatge de Co-Pt i oxids de Co (Co-Pt+CoxOy). Aixi mateix, s'ha combinat l'electrodeposicio amb la fotolitografia i la deposicio de capes atomiques (DCA), per fabricar matrius de microestructures circulars i capes heteroestructurades, respectivament. Es van estudiar les propietats magnetoelectriques d'aquests materials mitjancant l'us d'electrolit com a material dielectric, en un solvent organic polar i anhidre. A traves d'aquest metode s'aprofita la creacio de la doble capa electrica per crear forts camps electrics a la interficie mostra/electrolit. En primer lloc, es va aconseguir reduir la coercitivitat (en un 88%) y augmentar el senyal Kerr (en un 60%) en sotmetre matrius de discs de diametre micrometric i mesoporosos de Co-Pt+CoxOy al camp electric a temperatura ambient. Les variacions induides pel voltatge es van atribuir a l'acumulacio de carrega a la superficie de les parets de porus ultraprimes dels microdiscs mesoporosos i a la migracio d'ions oxigen assistida pel voltatge (es a dir, a efectes magneto-ionics). En segon lloc, es va aconseguir modular eficacment la coercitivitat i el moment magnetic a saturacio d'heteroestructures nanoestructurades de Co-Pt+CoxOy/HfOx i Co-Pt+CoxOy/AlOx en sotmetre-les a voltatges negatius i positius. Els canvis induits pel camp electric es van poder explicar gracies a la migracio d'ions oxigen a traves de la interficie Co-Pt+CoxOy/oxid DCA. En paral·lel, s'ha investigat l'impacte del processat de l'electrolit sobre la mesoporositat de capes metal·liques de Co-Pt. Un estudi parametric de diferents banys va servir per determinar que la dissolucio previa de la salt d'hexacloroplanitat i el seu posterior emmagatzematge durant uns dies abans d'afegir la resta de reactius (la salt de cobalt i el surfactant polimeric de bloc P-123) son crucials per garantir la formacio reproduible de la xarxa mesoporosa. Finalment, es va dur a terme l'electrodeposicio sobre substrats estampats amb cristalls col·loidals per obtenir capes macroporoses magneticament dures de Co-Pt. Les capes un cop dipositades mostraven un arranjament compacte de porus de 200 nm de diametre (comparable a la mida del diametre de les particules col·loidals) i, des del punt de vista estructural, estaven formades per una mescla de solucions solides de Co-Pt gairebe equiatomiques (fase cubica centrada a les cares A1 desordenada). Despres d'un tractament termic en buit, es va aconseguir transformar parcialment la fase A1 desordenada en l'ordenada tetragonal L10, cosa que provoca un increment notori de la coercitivitat del material de 148 Oe a 1328 Oe. Conve notar que la macroporositat de les capes es va poder preservar durant el tractament termic