Field-Induced Reversible Tuning of Oxygen Doping in High-Temperature Superconductors

Resum

La modulació de la concentració de portadors en òxids fortament correlacionats ofereix l’oportunitat única d’induir diferents fases al mateix material, canviant dràsticament les seves propietats físiques. En especial, la possibilitat de modificar reversiblement la transició metall-aïllant (MIT) en òxids de perovskita, mitjançant un camp elèctric com a paràmetre de control extern, és una àrea de recerca molt activa en física de la matèria condensada, i una tècnica prometedora per a generar dispositius nous d’estat sòlid amb funcionalitats interessants. En aquesta tesi hem estudiat la manipulació elèctrica de la transició de metall (superconductor) a aïllant en làmines primes superconductores d’alta temperatura crítica de YBa2Cu3O7-x mitjançant dopatge d’oxigen induït per camp. Demostrem que les transicions de fase volúmiques no volàtils poden modular-se localment per fabricar dispositius tipus transistor, amb canals sense resistència, en què la magnitud i direcció del camp elèctric, la temperatura i la mobilitat anisotròpica de l’oxigen en determinen les seves característiques. A més, hem demostrat el potencial per modular el dopatge d’oxigen a una regió estesa d’estructures de YBCO mitjançant la migració selectiva d’àtoms d’oxigen induïda per efectes d’electromigració. Els dispositius estudiats funcionen tant en estat superconductor com a normal, proporcionant així la base per al disseny d’estructures memristives multiterminals a temperatura ambient, com un enfocament prometedor per a aplicacions informàtiques neuromòrfiques, així com per a sistemes superconductors funcionals emergents. Els coneixements adquirits durant aquest treball obren oportunitats per al disseny de nous dispositius per a Tecnologies de la Informació i la Comunicació (e-TIC) energèticament eficients.

Data del Ajut	4 d’abr. 2022
Idioma original	Anglès
Supervisor	Narcís Mestres Andreu (Director/a) & Ana Maria Palau Masoliver (Director/a)