Caracterización química, electrónica y estructural de nitruros de metales de transición

• Autores: Cristina Navío Bernabeu
• Directores de la Tesis: Jesús Álvarez Alonso (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2008
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Enrique García Michel (presid.), José Antonio Odriozola Gordon (secret.), Fernando Martín Garcia (voc.), Miguel Antonio Peña Jimenez (voc.), Leonardo Soriano de Arpe (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Electrónica
  • Química
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• Resumen

  • La finalidad de la tesis ha sido la caracterización química, electrónica y estructural de nitruros de metales de transición, concretamente de cobre y hierro, con el objetivo inicial de poder construir uniones túnel magnéticas (MTJ), componentes esenciales de las memorias ram de los ordenadores (MRAMs).

    Los nitruros de cobre (Cu3N) son materiales semiconductores cuyo gap varía entre 1 y 1.9 eV (según diferentes valores publicados en la literatura). Los estudios de difracción de rayos X han permitido determinar la epitaxialidad de películas ultradelgadas (desde 1 a 8 nm) de nitruros de cobre sobre Fe (001) a temperatura ambiente y la estabilidad de estos compuestos a presión atmosférica. Gracias a los experimentos de fotoemisión (tanto de rayos X como de ultravioleta) se ha determinado la composición y la estructura electrónica, en la que se pudo confirmar su carácter semiconductor debido a la ausencia de estados en el nivel de Fermi (el borde de la banda de valencia está a 0.65 eV por debajo del EF). Se realizaron cálculos de primeros principios utilizando el código SIESTA en los que se predijo una curvatura de las bandas hacia arriba causada por la descompensación en la densidad de estados (DOS) por encima y debajo del nivel de Fermi. Dicho fenómeno de curvatura de bandas fue observado también por fotoemisión y se obtuvo como resultado que el nivel de Fermi se encuentra muy cerca de la banda de conducción, como ocurre con los semiconductores tipo n. Un aspecto importante y con bastante controversia en la literatura es la temperatura de descomposición del Cu3N. El proceso comienza en la interfase de la película con el sustrato a 440 K y es cinético.

    En los nitruros de hierro hay que hacer dos divisiones: los crecidos a alta temperatura (alrededor de 700 K) y los crecidos a temperatura ambiente. En el primer caso, la fase obtenida es la de Fe4N, material magnético y con un parámetro de red prácticamente idéntico al del Cu3N; de esta