Volume resistive switching in metallic perovskite oxides driven by the metal-Insulator transition
Los óxidos de perovskita fuertemente correlacionados son una clase de materials con fascinantes propiedades físicas intrínsecas debido a la interacción de efectos de carga, spin, órbita y cristalinos. Efectos exóticos, como superconductividad, ferromagnetismo, ferroelectricidad o transiciones metal-...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2017 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/405305 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/405305 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Pervoskites Perovskitas Perovskites Òxids fortament correlacionats Óxidos fuertemente correlacionados Otrongy correlated oxides Commutació resistiva Conmutación resistiva Resistive switching Ciències Experimentals 620 |
| Sumario: | Los óxidos de perovskita fuertemente correlacionados son una clase de materials con fascinantes propiedades físicas intrínsecas debido a la interacción de efectos de carga, spin, órbita y cristalinos. Efectos exóticos, como superconductividad, ferromagnetismo, ferroelectricidad o transiciones metal-aislante se producen gracias a la competición de los diferentes grados de libertad del sistema. El uso de estos efectos en una nueva generación de dispositivos es una fuente de inspiración continua para la comunidad científica. Los dispositivos de Memoria Resistiva de Acceso aleatorio (RRAM) son uno de los candidatos más prometedores para ganar la carrera hacia la memoria universal del futuro, debido a sus excelentes propiedades en términos de escalabilidad, fatiga frente a ciclado, retención y velocidad de operación. Están basadas en el efecto de Conmutación Resistiva (RS), dónde dos (o más) estados de resistencia, reversibles y no volátiles son inducidos mediante la aplicación de un campo eléctrico intenso. Este fenómeno ha sido observado en una gran variedad de óxidos, donde es ampliamente aceptado que el movimiento de oxígeno juega un papel fundamental para explicar su origen. Sin embargo, el mecanismo físico preciso que gobierna el efecto depende del material, y en algunos de ellos, dicho mecanismo aún no es comprendido en su totalidad. Esta falta de compresión es hoy en vía es uno de los cuellos de botella que está retrasando el uso generalizado de esta tecnología. En esta tesis, presentamos un novedoso mecanismo de RS basado en la Transición Metal-Aislante (MIT) perovskitas metálicas con correlación electrónica fuerte. Hemos estudiado el comportamiento RS de tres diferentes familias de perovskitas metálicas: La1-xSrxMnO3, YBa2Cu3O7-d y RENiO3 y demostramos que estos tres sistemas con conducción mixta eletrónica-iónica pueden experimentar una MIT, como consecuencia de la aplicación del campo eléctrico intenso, y que puede transformar su volumen bulk. Esta conmutación resistiva de carácter volúmico tiene una naturaleza diferente the los usuales tipos filamentar e interfacial, y abre nuevas oportunidades para el diseño de nuevos dispositivos robustos. Hemos caracterizado conciencudamente el efecto de RS a la nanoescala mediante Microscopía de Fuerzas Atómicas en modo Conducción (C-AFM). Espectroscopía de Fuerza Túnel (STS) y medidas de transporte dependientes de la temperatura han sido realizadas en los diferentes estados resistivos para obtener detalles de su estructura electrónica. Hemos reproducido con éxito el comportamiento memristivo nanoscópico en una escala micrómetrica mediante el uso de sondas de W-Au en una estación de puntas. Usando esta aproximación, hemos llevado a cabo medidas en diferentes atmósferas, las cuales sugieren el intercambio de oxígeno con la atmósfera. Además, presentamos una prueba de concepto de una configuración de tres terminales, donde la conmutación resistiva es inducida en la puerta del dispositivo. En el caso particular del superconductor YBa2Cu3O7-d, hemos estudiado la influencia en las propiedades superconductoras de zonas de alta resistencia embebidas en la matriz del material. Esta aproximación sienta las bases hacia el diseño de dispositivos con zonas de anclaje de vórtices reconfigurables. La interpretación de los resultados se hará en términos de una transición volúmica de tipo Mott, que estimamos ser de validez general para perovskitas metálicas de óxidos complejos. |
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