New features in solution derived La(07)Sr(0:3)MnO(3) thin films : spontaneous outcropping and nanoscale reversible resistive switching

Resumen

Esta disertación describe las propiedades estructurales, de transporte electrónico y magnéticas básicas de películas delgadas de La0.7Sr0.3Mn03 (LSMO) crecidas por depósito de soluciones químicas en substratos monocristalinos. Además, nuevas características, tales como, el afloramiento espontáneo de puntos nanométricos aislantes en la superficie de la película de LSMO e interruptores resistivos reversibles a la nano escala han sido abordados. Esta tesis está organizada del siguiente modo: primero, se da una breve introducción sobre manganitas. En el segundo capítulo, el estudio de un nuevo mecanismo para generar estructuras aislantes y nanométricas auto-ensambladas en la superficie de la película de LSMO es presentado. Estas dos fases cristalinas, la película delgada de LSMO y los puntos aislantes, son investigados por microscopía electrónica de transmisión (TEM), mostrando una estructura coherentemente tensionada, si bien el estado de tensión y la simetría de la red de la capa de LSMO debajo de los puntos ha sido modificada. Estas islas aislantes provocan una tensión isotrópica a la película debajo de las mismas, lo cual, hace disminuir la contribución magneto-elástica en la anisotropía magnética. Se muestra que el tamaño y la concentración de las islas puede ser modificado a través de la cinética del crecimiento y modificando la cantidad de exceso de La en la solución precursora inicial. En el tercer capítulo, se intenta poner en evidencia el papel que juega la generación de tensión en las interficies así como su acomodación cuando se cambian las propiedades de la película delgada. Por este motivo, la dependencia de la propiedades de magneto transporte han sido analizadas. Los cambios de estas propiedades han sido examinados en el marco de un modelo magneto elástico, encontrando que dichos cambios no pueden ser justificados solamente con el estado de tensión. Sino que, la temperatura de transición de Curie y metal-aislante están influenciadas por otros factores como pueden ser inhomogeneidades químicas y desorden estructural presente en la película delgada. En el cuarto capitulo, con el fin de dilucidar el origen del calentamiento debido a efecto Joule, si se trata de un efecto intrínseco o extrínseco, en la biestabilidad resistiva de las películas delgadas de LSMO hemos llevado a cabo un estudio detallado del origen de este calentamiento. Presentamos medidas del transporte electrónico macroscópicas y locales obtenidas con un microscopio de sonda local en modo detección de corriente (C-SFM). Demostramos que, bajo adecuadas condiciones de medida, el régimen de resistencia biestable no puede ser conseguido a una temperatura de 300K. Además, sugerimos que este fenómeno sólo podría ser alcanzado en películas delgadas de LSMO a temperaturas entorno a 250K. En el quinto capítulo, una nueva metodología basada en la generación de estados resistivos esta¬bles, capaz de programar, almacenar y leer múltiples niveles de información en regiones nanométri¬cas fue llevada a cabo modificando las propiedades resistivas intrínsecas de las películas delgadas de LSMO. Demostramos que el número de estos diferentes niveles puede llegar al menos a 10 pudiendo ser incluso mayor. Con este concepto de memoria resolvemos algunos de los principales escollos de la memorias resistivas de acceso aleatorio (RRAM), salvo en el conocimiento del mecanismo que gobierna, como son la escalabilidad, el bajo coste de producción, una alta densidad de almacenaje de datos y la uniformidad espacial del interruptor resistivo. Las técnicas y procedimientos experimentales usados en esta tesis son presentados en el capítulo 7. Tanto la técnica de crecimiento de las películas epitaxiales, depósito de soluciones químicas, como la síntesis de las muestras es descrita. También se explican las diferentes técnicas utilizadas para la caracterización química, estructural, de transporte eléctrico y propiedades magnéticas. Además, el proceso de litografía óptica empleado para las medidas de transporte electrónico se explica en este capítulo.