RESISTIVE SWITCHING IN STRONTIUM IRIDATES

Abstract

Esta Tesis estudia las propiedades de conmutación resistiva en capas delgadas de la serie de Ruddlensen-Popper de Iridatos de Estroncio (Srn+1IrnO3n+1), poniendo el foco en los efectos de las transiciones metal-aislante de estas fases en las características de la conmutación resistiva. Con el objetivo de alcanzar este propósito, la deposición de iridatos mediante la pulverización catódica es estudiada. En el transcurso de la investigación se encontró que la pulverización catódica, a diferencia de la deposición por pulsos de láser, presenta un crecimiento preferencial para el miembro perovskita de la familia con desviaciones en la estequiometría nominal. Este crecimiento está controlado principalmente por procesos cinéticos i posee un gran efecto de reemisión observado a altas temperaturas. Una caracterización microstructural completa nos muestra que las capas obtenidas son planas, estables, homogéneas y poseen un alto nivel de cristalinidad. Además, las condiciones de deposición de estas capas fueron alteradas para ajustar la morfología de las capas des de topografías planas a nanoestructuras con agujeros, los cuales pueden ser ordenados de acuerdo con el sustrato. Con el objetivo de tener un punto de comparación, capas de Sr2IrO4 han sido crecidas mediante deposición por pulsos de láser. Una vez obtenidas capas de alta calidad de las fases SrIrO3 y Sr2IrO4, sus propiedades eléctricas son evaluadas. Por una parte, las capas de Sr2IrO4 presentaron un comportamiento aislante, el cual refleja su naturaleza de aislante de Mott, por otra parte, las capas gruesas de SrIrO3 mostraron un estado base semimetálico. Reduciendo el grosor de estas últimas una transición Metal-Aislante puede ser desencadenada a bajas temperaturas. Este régimen, el cual exhibe magnetoresistencia negativa a bajas temperaturas, está en consonancia con el mecanismo de localización débil en 2D, indicando el desorden como el origen de la transición. Una reducción a grosores más bajos lleva el sistema a un cambio abrupto hacia un comportamiento totalmente aislante acompañado por un incremento significativo de la magnetoresistencia negativa i un desplazamiento leve en el balance de los portadores, el cual fue medido por efecto Hall. Este comportamiento puede ser atribuido a una localización fuerte de Anderson. Las capas nanoestructuradas también presentaron la misma transición pero con una evolución más suave de sus propiedades. Las medidas eléctricas locales realizadas con Microscopía de fuerza Atómica de corriente y la microscopía de sonda Kelvin probaron que ambas fases poseen propiedades robustas de conmutación resistiva. Sin embargo, el estado base electrónico de cada capa tiene un impacto en las características de la conmutación. Mientras que las capas semimetálicas de SrIrO3 mostraron una transiciónsuave entre los estados de resistencia, las capa ultradelgadas aislantes presentaron un voltaje umbral a 2 V. esta conmutación más abrupta es replicada también por las capas aislantes de Sr2IrO4, que exhibieron un lindar a 4,5 V. Un modelo de mecanismo basado en la adición y substracción de vacantes de oxígeno en la superficie de las capas es propuesto para explicar los resultados obtenidos. Los cambios de estado de resistencia son atribuidos a desplazamientos en el nivel de Fermi de los materiales. Por una parte, la continuidad de estados electrónicos en capas semimetálicas causa una conmutación suave. Por otra parte, la presencia de estados localizados de Anderson o una separación energética de Mott crea una barrera energética que fuerza al sistema a una conmutación más abrupta modelada por el voltaje umbral.

Date of Award	21 Jan 2021
Original language	English
Supervisor	Pomar Barbeito Alberto (Director) & Jordi Sort Viñas (Tutor)