Development and integration of oxide spinel thin films into heterostructures for spintronics

En esta memoria se describe el crecimiento, mediante pulverización catódica rf, de capas delgadas de NiFe2O4 y CoCr2O4 sobre distintos substratos y la subsiguiente caracterización magnética y eléctrica. El objetivo es integrar dichas capas en dispositivos magnetoelectrónicos tales como uniones túnel o filtros de spin. Hemos descubierto que el crecimiento epitaxial permite estabilizar fases nuevas del óxido NiFe2O4, fases que no existen en la forma másiva, y que tienen propiedades remarcablemente distintas. Como por ejemplo: un aumento dramático de la magnetización o la posibilidad de modificar drásticamente sus propiedades de transporte, pudiéndose obtener capas aislantes -como es en forma cerámica- o conductivas. Se ha realizado un estudio sistemático de los efectos del espesor de la capa y de las condiciones de crecimiento sobre las propiedades de magnetotransporte y los mecanismos de crecimiento. Argumentamos que el aumento de la magnetización es debido a la estabilización de una fase NiFe2O4 espinela que es parcialmente inversa, en la que los iones Ni2+ están distribuidos entre las dos posiciones disponibles (tetraédrica y octaédrica) de la estructura. En la forma masiva del material los iones Ni solo se encuentran en los sitios octaédricos. La introducción adicional de vacantes de oxígeno es probablemente la causa de la existencia de una configuración electrónica mixta Fe2+/3+ en la subred octaédrica y de la alta conductividad de las capas. Hemos aprovechado la capacidad de obtener epitaxias de NiFe2O4 ferrimagnéticas conductoras o aislantes para integrarlas en dos distintos dispositivos magnetoelectrónicos: una unión túnel magnética y un filtro de spin. Las capas conductoras de NiFe2O4 se han empleado como electrodos ferrimagnéticos-metálicos en uniones túnel. El otro electrodo magnético es (La,Sr)MnO3 y la barrera túnel SrTiO3. Se ha podido medir una magnetoresistencia túnel importante hasta temperaturas tan altas como 280K. Los valores de magnetoresistencia corresponden a una polarización de spin del NiFe2O4 de aproximadamente un 40%, que es prácticamente independiente de la temperatura. Estos resultados sugieren que la nueva fase conductora que hemos estabilizado es un candidato interesante como fuente de corriente polarizada en spin. Por otra parte, el NiFe2O4 aislante se ha implementado, por primera vez, como barrera túnel en una heteroestructura de filtro de spin. El electrodo magnético es (La,Sr)MnO3 y el electrodo no magnético Au. Hemos obser