Efectos Estructurales y de Interfase en Capas Finas de La(2/3)Ca(1/3)MnO(3)

Resumen

En el desarrollo de esta tesis hemos analizado distintos aspectos preliminares relacionados con la utilización de óxidos complejos, tales como las perovskitas de manganeso, en la implementación de dispositivos con potenciales aplicaciones en magnetoelectrónica. En concreto, hemos abordado a fondo distintos aspectos relacionados con la fabricación de uniones túnel magnéticas basadas en el sistema La2/3Ca1/3MnO3 (LCMO)/SrTiO3 (STO).Nuestro trabajo ha puesto de manifiesto que la técnica de pulverización catódica de RF es adecuada para el crecimiento de capas epitaxiales de LCMO de alta calidad sobre sustratos monocristalinos diversos (STO, LaAlO3 (LAO)). Las heteroestructuras LCMO/STO y LCMO/LAO han sido objeto de un detallado análisis poniendo de manifiesto que el desacoplo de parámetros de red juega un papel muy importante tanto sobre el tipo de crecimiento de las heteroestructuras como sobre las propiedades físicas. El sistema LCMO/STO (δ=1.2%) crece tensionado en el plano y permite crecer capas de hasta unos 100 nm sin que haya relajación parcial de la tensión estructural. En cambio, el sistema LCMO/LAO (δ=-1.8%) crece comprimido en el plano y muestra señales de relajación parcial de la tensión estructural incluso para espesores en torno a los 10 nm.El análisis de las propiedades magnéticas y de transporte muestran que ambos sistemas LCMO/STO y LCMO/LAO adolecen de una notable disminución tanto de su temperatura de transición magnética, TC, como de su magnetización de saturación, MS, al disminuir el espesor de las capas, siendo éste más acusado en el caso del LCMO/STO. Tratamientos térmicos al aire a alta temperatura permiten una mejora sustancial de las propiedades magnéticas y de transporte en ambos sistemas. La mejora es mucho más rápida en el sistema LCMO/LAO. Así mismo, el aumento del espesor de las capas también promueve una mejora de las propiedades, que se aproximan a las del material en forma masiva conforme el grosor aumenta. Esta evolución se ha relacionado con la aparición de una capa no magnética en la superficie de las capas de LCMO que se pone de manifiesto, predominantemente para las capas de LCMO/LAO ultra delgadas. Por otro lado, hemos visto como esta capa inerte puede ser reducida hasta un orden de magnitud mediante tratamientos térmicos de las muestras a alta temperatura.Nuestro trabajo ha puesto de manifiesto que la tensión estructural juega un papel fundamental y que las mejoras de TC y MS con los tratamientos térmicos están fundamentalmente ligadas a una relajación parcial de la tensión estructural. Otras posibilidades, tales como la incorporación de oxigeno o la variación de la microestructura de las muestras han sido descartadas en base a medidas de efecto Hall y análisis de microscopía electrónica de alta resolución.Para el estudio de las propiedades de transporte en las interfases hemos desarrollado un procedimiento experimental basado en la utilización de un microscopio de fuerzas atómicas trabajando en modo corriente permitiendo la caracterización de barreras aislantes e interfases entre un metal noble y un óxido complejo. Este método permite la caracterización de barreras y superficies soslayando los problemas derivados del desconocimiento preciso del contacto entre la punta de AFM y la superficie de la capa. Se realizaron medidas mediante la definición de nanocontactos de diferente geometría y tamaño realizados por distintas técnicas de nanofabricación. Mediante el estudio de las curvas I(V) en nanocontactos de LCMO/metal noble (Au, Pt) constatamos la existencia de una barrera superficial aislante (túnel) para capas finas vírgenes de LCMO/LAO. Mediante el ajuste de las curvas I(V) utilizando el modelo de Simmons hemos derivado valores para la capa aislante que concuerdan muy bien con otros datos reportados, además esta capa aislante puede ser reducida drásticamente mediante tratamientos térmicos en atmósfera ambiente.