Electrical and magnetic properties of FM/MgO/FM (FM = Co90Fe10, Fe20Ni80) heterostructures

In this paper we present the development and characterization of FM/MgO/FM (FM = Co90Fe10, Fe20Ni80) heterostructures. The magnetic order of the structures, magnetic anisotropy and interlayer exchange coupling were characterized by magnetization measurements. The influence of the substrate temperature during growth on the magnetic properties and topographical features of the bottom electrode was also explored. Higher values of the coercive field were achieved increasing the substrate temperature during deposition of the bottom electrode. Patterned magnetic tunnel junctions were grown on Si(1 0 0) and MgO(1 0 0). The junctions consist of square pillars with different areas (1600, 625, 100 and 25 μm2) fabricated by optical lithography. I(V) curves obtained with conducting atomic force microscopy of the patterned junctions were performed at room temperature in order to explore the reproducibility of the transport properties of the insulating barrier. The results show a more insulating behavior of the junctions grown on Si(1 0 0), with very good control and a high reproducibility of the transport properties of the MgO insulating barrier.Fil: Aviles Felix, Luis Steven. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Gonzalez Sutter, Jesus Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Gomez, Javier Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin

Electrical transport across nanometric SrTiO3 and BaTiO3 barriers in conducting/insulator/conducting junctions

We report the electrical transport properties of conducting/insulator/conducting heterostructures by studying current-voltage IV curves at room temperature. The measurements were obtained on tunnel junctions with different areas (900, 400 and 100 μm2) using a conducting atomic force microscope. Trilayers with GdBa2Cu3O7 (GBCO) as the bottom electrode, SrTiO3 or BaTiO3 (thicknesses between 1.6 and 4 nm) as the insulator barrier, and GBCO or Nb as the top electrode were grown by DC sputtering on (100) SrTiO3 substrates For SrTiO3 and BaTiO3 barriers, asymmetric IV curves at positive and negative polarization can be obtained using electrodes with different work function. In addition, hysteretic IV curves are obtained for BaTiO3 barriers, which can be ascribed to a combined effect of the FE reversal switching polarization and an oxygen vacancy migration. For GBCO/BaTiO3/GBCO heterostructures, the IV curves correspond to that expected for asymmetric interfaces, which indicates that the disorder affects differently the properties at the bottom and top interfaces. Our results show the role of the interface disorder on the electrical transport of conducting/insulator/conduction heterostructures, which is relevant for different applications, going from resistive switching memories (at room temperature) to Josephson junctions (at low temperatures).Fil: Navarro Fernández, Henry Luciano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Gonzalez Sutter, Jesus Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: del Corro, Pablo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Granell, Pablo Nicolás. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Golmar, Federico. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin

Oxygen influence in the magnetic and the transport properties of ferroelectric/ferromagnetic heterostructures

Oxygen vacancies in oxides nanostructures are the origin of many intriguing phenomena. We have studied the influence of the oxygen pressure in the tunneling properties of a ferroelectric barrier, Ba0.25Sr0.75TiO3 (BSTO), grown over a ferromagnetic electrode. A phenomenological model description was used to obtain critical information about the structure and electrical properties of ultra-thin BSTO layers using conductive atomic force microscopy. The BSTO layers present good insulation properties. Reducing the oxygen content increases the conductivity of the samples. The tunneling of the current carriers is probably the main conduction mechanism for samples with higher barrier thicknesses.Fil: Gonzalez Sutter, Jesus Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Neñer, Lucas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Navarro, H.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Leyva, G.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Fusil, S.. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Bouzehouane, K.. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin

Stress and disorder effect in the physical properties of artificially engineered multiferroic superlattices

La0·8Ba0·2MnO3, Ba0·25Sr0·75TiO3 and BaTiO3 superlattices were grown to study the influence of structural disorder on the physical properties of multiferroic multilayers. Controlling the lattice mismatch of the superlattices allowed growing structures with different growth mechanisms. The manganite layers in the samples were used as ?sensor layers?, that respond to the structural changes in the superlattices, induced by changing the thickness and nature of the ferroelectric layers. Stress has a weak influence on the magnetic properties of these systems. Transport properties are characterized by a high temperature thermally activated regime and a low temperature variable hopping one. The strain and structural disorder in the samples increases the localization energy of the current carriers for both regimes. Important interface effects can be achieved controlling the strain and disorder in the interfaces, allowing tuning the metal-insulator transition temperature. These results help to further understand the role of interface effects in the development of manganite based ferromagnetic/ferroelectric multilayered systems.Fil: Gonzalez Sutter, Jesus Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Sarmiento Chavez, Ana Carolina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Soria, Santos Domingo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Granada, Mara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Neñer, Lucas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Bengió, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comision Nacional de Energia Atomica. Centro Atomico Bariloche. Grupo de Física de Superficies; ArgentinaFil: Granell, Pablo Nicolás. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Golmar, Federico. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Leyva, G.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentin

Tuning the magneto-electrical properties of multiferroic multilayers through interface strain and disorder

Artificially engineered superlattices were designed and fabricated to induce different growth mechanisms and structural characteristics. DC sputtering was used to grow ferromagnetic (La0.8Ba0.2MnO3)/ferroelectric (Ba0.25Sr0.75TiO3 or BaTiO3) superlattices. We systematically modified the thickness of the ferromagnetic layer to analyze dimensional and structural disorder effects on the superlattices with different structural characteristics. The crystalline structure was characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The magnetic and electronic properties were investigated by SQUID magnetometry and resistance measurements. The results show that both strain and structural disorder can significantly affect the physical properties of the systems. Ba0.25Sr0.75TiO3 based superlattices with a low thickness of the ferromagnetic layers (4 nm) present compressive strain that decreases the ferromagnetic transition temperature from 250 K corresponding to the unstressed samples to 230 K. In these samples, the localization energy of the charge carrier through the electron-phonon interaction decreases at low temperatures (∼100 meV). Ba0.25Sr0.75TiO3 based superlattices with thicknesses of the ferromagnetic layers higher than 12 nm present tensile strain that reduces the charge carrier localization energy at low temperatures (∼1 meV), increasing the ferromagnetic transition temperature (Tc∼265 K). Structural defects in BaTiO3 based superlattices have a stronger influence on the magnetic properties than on the transport properties. Nevertheless, disorder blocks the ferromagnetic transition for highly disordered samples (thickness of the ferromagnetic layer < 3 nm). These results help to further understand the role of strain and interface effects in the magnetic and transport properties of manganite based multiferroic systems.Fil: Gonzalez Sutter, Jesus Ignacio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Sarmiento Chavez, Ana Carolina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Soria, Sergio Raul. Comision Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Física de Metales; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Granada, Mara. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Neñer, Lucas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Bengió, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Granell, Pablo Nicolás. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Golmar, Federico. Universidad Nacional de San Martín; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Leyva, A. G.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia Física (CAC). Departamento de Física de la Materia Condensada; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; Argentin