Fabricación y caracterización estructural y electrónica de interfaces basadas en óxidos multifuncionales.

Se fabricaron y caracterizaron junturas túnel verticales con superconductores de alta temperatura crítica (T_c), utilizando electrodos de GdBa_2Cu_3O_7-δ (GBCO) de 16 nm de espesor y barreras aislantes de SrTiO_3 (STO) y BaTiO_3 (BTO) entre 1 y 4 nm. Estas fueron crecidas mediante la técnica de pulv...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Navarro Fernández, Henry L.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2019
Materias:
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/798/1/1Navarro_Fern%C3%A1ndez.pdf
Aporte de:Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (CNEA) de CAB - CNEA - Biblioteca Leo Falicov Ver origen
Descripción
Sumario:Se fabricaron y caracterizaron junturas túnel verticales con superconductores de alta temperatura crítica (T_c), utilizando electrodos de GdBa_2Cu_3O_7-δ (GBCO) de 16 nm de espesor y barreras aislantes de SrTiO_3 (STO) y BaTiO_3 (BTO) entre 1 y 4 nm. Estas fueron crecidas mediante la técnica de pulverización catódica DC y RF en sustratos de SrTiO3 (001). Mediante pasos sucesivos de litografía óptica se crearon junturas con áreas de 100, 400, y 900 µm2. Se analizaron las características de las curvas corriente – voltaje (IV) a temperatura ambiente, y el efecto Josephson a bajas temperaturas. Se optimizaron las propiedades morfológicas y superconductoras del electrodo inferior de GBCO. Se encontró que para un espesor de GBCO de 16 nm se obtienen rugosidades medias (RMS) menores que 1 nm y la transición superconductora permanece cercana a la temperatura del nitrógeno líquido (77 K). Se observó una reducción en la formación de defectos 3D cuando el electrodo es crecido sobre una capa de sacrificio de STO de 2 nm. Se estudiaron además las propiedades de las barreras aislantes crecidas sobre GBCO. Mediante microscopía de fuerza atómica conductora encontramos que la conductividad es inhomogénea y se reduce sistemáticamente al aumentar el espesor de la barrera. Los resultados se analizaron considerando efecto túnel como mecanismo de transporte. Los defectos en el electrodo GBCO comienzan a cubrirse al aumentar el espesor de la barrera. Se verificó la ferroelectricidad mediante la respuesta piezoeléctrica (PFM) para una bicapa con 4 nm de BTO. La Tc del GBCO en bicapas se suprime sistemáticamente al aumentar el espesor del aislante. Se analizaron las propiedades de transporte eléctrico en tricapas mediante el estudio de curvas IV a temperatura ambiente. Se estudiaron sistemas simétricos (GBCO/aislante/GBCO) y asimétricos (GBCO/aislante/Nb). Las curvas IV asimétricas con polarización positiva y negativa pueden obtenerse utilizando electrodos con diferentes funciones trabajo. Se obtienen curvas IV con histéresis para barreras de BTO que pueden ser asociadas a migraciones de vacancias de oxígeno. Para las tricapas de GBCO/BTO/GBCO, las curvas IV corresponden a lo esperado en las interfaces asimétricas, lo que indica que el desorden afecta de manera diferente las propiedades en la interfaz inferior (GBCO/aislante) y superior. Finalmente, los resultados de transporte eléctrico en tricapas a bajas temperaturas muestran acoplamiento Josephson para las barreras de STO y BTO ambas de 1 nm y 2 nm (con Tc ≈ 76 K) y no se observa en junturas con barreras de 3 nm y 4 nm (Tc ≈ 41 K). Para barreras de STO de 1 y 2 nm el producto IcRn (Rn: resistencia en estado normal e Ic: corriente crítica) a 12 K es ≈ 4.3 mV y 8.5 mV. Para barreras de BTO de 1 y 2 nm el producto IcRn es 1.53 mV y 7.2 mV. Las junturas exhiben patrones de modulación tipo Fraunhofer en los que la Ic no se suprime completamente con el campo magnético. Esto podría atribuirse a que la conductividad no es homogénea debido a zonas mal cubiertas por la barrera. En las JJ no se observaron efectos asociados a la ferroelectricidad.