Resumen de Spin-dependent transport in oxide-based tunnel junctions
Regina Galceran Vercher
Aquesta tesi estudia les propietats de magnetotransport en unions túnel on un dels elèctrodes és l’òxid ferromagnètic La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO). En concret, ens interessem per dos fenòmens diferents: (i) magnetoresistència (MR) en unions túnel amb un sol elèctrode magnètic i (ii) filtratge d’espí en unions túnel magnètiques. L’efecte túnel és extremadament dependent de les interfícies i una bona qualitat de les heteroestructures resulta crucial per a obtenir un bon rendiment dels dispositius. És per aquest motiu que bona part d’aquesta tesi es dedica al creixement (per polvorització catòdica) i caracterització de capes primes, a l’estudi de les interfícies de les heterostructures i a la fabricació de les unions. Pel que fa a les unions amb un únic elèctrode magnètic, ens centrem en l’estudi del transport túnel en funció de la temperatura i del camp magnètic aplicat en unions de Pt/LaAlO3/LSMO. En el nostre treball hem identificat diferents mecanismes físics que juguen un paper important en la MR d’aquest sistema: la magnetoresistència túnel anisòtropa (TAMR), de l’ordre de 4 % a baixa temperatura, i una altra contribució a la magnetoresistència, de l’ordre de 17%. A més, TAMR a baix camp magnètic s’atribueix a la rotació de dominis magnètics. En el cas d’unions amb dos elèctrodes magnètics, també cal tenir en compte l’orientació relativa entre les magnetitzacions d’aquests. El sistema que estudiem és Fe/MgO/LSMO, en el qual s’espera un valor de magnetoresistència túnel (TMR) gran degut a la combinació del filtratge d’espín per part del Fe/MgO i la semimetal·licitat del LSMO. Com a conseqüència de la formació de FeOX en la interfície Fe/MgO, obtenim diferent signe de TMR per a diferents unions: una TMR negativa de 4% a baixes temperatures s’atribueix a un FeOX magnèticament desordenat i una TMR positiva de 25% a 70 K s’atribueix a la ordenació magnètica del FeOX a la intercara amb el MgO, que dóna lloc a filtratge d’espín. Quan el gruix de la barrera d’MgO es redueix a 1.2 nm, aquesta capa ordenada de FeOX s’acobla antiferromagnèticament amb la de LSMO donant lloc a un comportament molt interessant de la MR especialment quan es mesura aplicant el camp magnètic fora del pla de la capa. La formació de FeOX en aquesta estructura no s’ha aconseguit eliminar ni amb creixement in-situ ni amb recuits, i se suggereix que la barrera d’MgO és permeable a l’oxigen de la manganita, fet que duria a l’oxidació del Fe. Per altra banda, amb l’objectiu de fabricar unions amb una barrera túnel magnètica que actuï com a filtre d’espín, hem estudiat la possibilitat d’utilitzar capes primes de La2CoMnO6 (LCMO) com a barrera. Aquest material és ferromagnètic, aïllant i amb estructura de doble perovskita, però hi ha pocs treballs sobre la seva preparació en capes primes. A més a més, en aquests les capes estan crescudes per depòsit de làser pulsat i els gruixos són superiors a 100 nm, i per tant no aptes per actuar com barreres aïllants en filtres d’espí. L’objectiu principal s’ha orientat cap a un estudi detallat del creixement, optimització i caracterització de les propietats de capes primes de LCMO. En aquest sentit, s’han aconseguit capes (de 20 a 5 nm) epitaxials, aïllants i ferromagnètiques amb temperatures de Curie prop del 230 K i anisotropia magnètica perpendicular. S’han crescut heterostructures epitaxials de LCMO/LSMO, les propietats magnetoresistives de les quals es preveuen aprofundir en futurs treballs.
