Publication: Efectos de proximidad en nanoestructuras de óxidos complejos
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Official URL
Full text at PDC
Publication Date
2016-02-18
Authors
Advisors (or tutors)
Khamali, Zouhair Sefrioui
Editors
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Publisher
Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
The field of transition metal oxide (TMOs) is expanding rapidly in recent years, due to the large variety of solid state phases (superconducting, ferromagnetic, multiferroic, metallic, insulating, etc.) coexisting or competing in rich phase diagrams with very similar characteristic energies [1–5]. The discovery of both, high critical temperature superconductors (HTS) [6,7] and colossal magnetoresistance (CMR) materials [4,8], has opened exciting avenues towards potential applications in nanoelectronics and spintronics. In particular, epitaxial thin-film properties of oxide heterostructures are being intensely investigated, because of the novel and interesting properties related with the interfaces phenomena [9,10]. Nevertheless, the hardness, high growth temperature and complex chemistry make nanostructuring processes intrinsically difficult in oxides, what has converted the design of oxide-based nanodevices in a big challenge. The filling of this gap is one of the purposes of this P.h.D. thesis work. Special attention will be paid to the effect of nanostructuring in modifying specific bulk properties of the material when its dimensions are reduced to make them comparable to the specific characteristic lengths of the physical phenomena under study. Different hybrid heterostructures were explored throughout this thesis work. The development of new strategies of TMOs nanofabrication, which preserves all the pristine material properties, provided the possibility to investigate a wide range of novel effects at the range of characteristic length scale of the phenomena. All the experiments highlighted the key role played by complex oxides interfaces. We aim at, designing and engineering a new class of spintronics nanodevices based on complex transition metal oxides. In particular we will examine novel hybrid organic/oxide and superconductor/ferromagnetic planar nanostructures...
El campo de los óxidos de metales de transición (TMOs) se ha expandido rápidamente en los últimos años debido a que en estos materiales coexisten o compiten, en escalas de energías muy similares, gran variedad de fases de estado sólido (superconductora, ferromagnética, multiferroica, metálica, aislantes, etc.) dando lugar a diagramas de fases complejos [1–5]. El descubrimiento de los superconductores de alta temperatura crítica (HTS) [6,7] y los compuestos de magnetorresistencia colosal (CMR) [4,8] han abierto las puertas para las aplicaciones de estos materiales en el campo de la nanoelectrónica y espintrónica. En concreto, las propiedades de las películas delgadas de heteroestructuras epitaxiales de óxidos están siendo objeto de un intenso estudio a causa de las novedosas propiedades que aparecen debido a los fenómenos interfaciales entre capas de distintos materiales [9,10]. Sin embargo, la dureza de estos óxidos, sus condiciones extremas de crecimiento en película delgada (alta temperatura) y su química compleja hacen que los procesos de nanoestructuración sean muy difíciles de lograr y, por tanto, que el diseño de nanodispositivos basados en estos materiales se haya convertido en un gran reto. Uno de los propósitos de este trabajo de tesis es explorar nuevos métodos de nanofabricación que sean compatibles con las propiedades intrínsecas de esta familia de materiales. Se pondrá especial atención al efecto de la nanoestructuración en la modificación de las propiedades específicas de volumen del material cuando se reducen sus dimensiones para que sean comparables a las longitudes características de los fenómenos físicos objetos de estudio. A lo largo de esta tesis se han explorado diferentes tipos de heteroestructuras combinando distintos materiales y se han desarrollado nuevas estrategias de nanofabricación de los TMOs que son capaces de conservar todas las propiedades de los materiales de origen, dando lugar a la posibilidad de investigar una amplia gama de efectos novedosos en el rango de escala de las longitudes características de los fenómenos. Es importante señalar que todos los experimentos realizados han evidenciado el papel fundamental que juegan las interfases entre los óxidos complejos en la aparición de nuevas propiedades. Nuestro principal objetivo ha sido el diseño y el desarrollo de una nueva clase de nanodispositivos espintrónicos basados en óxidos complejos de metales de transición. En particular se han examinado nuevas nanoestructuras planares usando heteroestructuras híbridas orgánico-óxido y superconductor-ferromagnético...
El campo de los óxidos de metales de transición (TMOs) se ha expandido rápidamente en los últimos años debido a que en estos materiales coexisten o compiten, en escalas de energías muy similares, gran variedad de fases de estado sólido (superconductora, ferromagnética, multiferroica, metálica, aislantes, etc.) dando lugar a diagramas de fases complejos [1–5]. El descubrimiento de los superconductores de alta temperatura crítica (HTS) [6,7] y los compuestos de magnetorresistencia colosal (CMR) [4,8] han abierto las puertas para las aplicaciones de estos materiales en el campo de la nanoelectrónica y espintrónica. En concreto, las propiedades de las películas delgadas de heteroestructuras epitaxiales de óxidos están siendo objeto de un intenso estudio a causa de las novedosas propiedades que aparecen debido a los fenómenos interfaciales entre capas de distintos materiales [9,10]. Sin embargo, la dureza de estos óxidos, sus condiciones extremas de crecimiento en película delgada (alta temperatura) y su química compleja hacen que los procesos de nanoestructuración sean muy difíciles de lograr y, por tanto, que el diseño de nanodispositivos basados en estos materiales se haya convertido en un gran reto. Uno de los propósitos de este trabajo de tesis es explorar nuevos métodos de nanofabricación que sean compatibles con las propiedades intrínsecas de esta familia de materiales. Se pondrá especial atención al efecto de la nanoestructuración en la modificación de las propiedades específicas de volumen del material cuando se reducen sus dimensiones para que sean comparables a las longitudes características de los fenómenos físicos objetos de estudio. A lo largo de esta tesis se han explorado diferentes tipos de heteroestructuras combinando distintos materiales y se han desarrollado nuevas estrategias de nanofabricación de los TMOs que son capaces de conservar todas las propiedades de los materiales de origen, dando lugar a la posibilidad de investigar una amplia gama de efectos novedosos en el rango de escala de las longitudes características de los fenómenos. Es importante señalar que todos los experimentos realizados han evidenciado el papel fundamental que juegan las interfases entre los óxidos complejos en la aparición de nuevas propiedades. Nuestro principal objetivo ha sido el diseño y el desarrollo de una nueva clase de nanodispositivos espintrónicos basados en óxidos complejos de metales de transición. En particular se han examinado nuevas nanoestructuras planares usando heteroestructuras híbridas orgánico-óxido y superconductor-ferromagnético...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Física de Materiales, leída el 21-01-2016