Thermally assisted interlayer magnetic coupling through Ba0.05Sr0.95TiO3 barriers

We report on the interlayer exchange coupling across insulating barriers observed on Ni80Fe20/Ba0.05Sr0.95TiO3/La0.66Sr0.33MnO3 (Py/BST0.05/LSMO) trilayers. The coupling mechanism has been analyzed in terms of the barrier thickness, samples' substrate, and temperature. We examined the effect of MgO (MGO) and SrTiO3 (STO) (001) single-crystalline substrates on the magnetic coupling and also on the magnetic anisotropies of the samples in order to get a deeper understanding of the magnetism of the structures. We measured a weak coupling mediated by spin-dependent tunneling phenomena whose sign and strength depend on barrier thickness and substrate. An antiferromagnetic (AF) exchange prevails for most of the samples and smoothly increases with the barrier thicknesses as a consequence of the screening effects of the BST0.05. The coupling monotonically increases with temperature in all the samples and this behavior is attributed to thermally assisted mechanisms. The magnetic anisotropy of both magnetic components has a cubic symmetry that in the case of permalloy is added to a small uniaxial component.Fil: Carreira, Santiago José. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Aviles Felix, Luis Steven. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Alejandro, Gabriela. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Steren, Laura Beatriz. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

High Transition Temperature Superconductor/Insulator Bilayers for the Development of Ultra-Fast Electronics

High transition temperature superconductor (HTc)/SrTiO3 (STO) bilayers were fabricated by sputtering deposition on (100) STO substrates. Their transport and morphological properties were characterized using conductive atomic force microscopy. The STO barriers present good insulating properties, with long attenuation lengths (λ ∼ 1 nm) which reduce the junction resistance and increase the operating critical current. The samples present roughness values smaller than 1 nm, with an extremely low density of surface defects (∼5 × 10−5 defects/μm2). The high control of the barrier quality over large defect free surfaces is encouraging for the development of microelectronics devices based in HTc Josephson junctions.Fil: Sirena, Martin. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia del Area de Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Fisica (CAB); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Aviles Felix, Luis Steven. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia del Area de Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Fisica (CAB); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia del Area de Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Fisica (CAB); Argentin

Nanoscale electronic inhomogeneity in ZrNx thin films growth by reactive sputtering at room temperature

We report on the structural and electrical properties of nanocrystalline zirconium nitride films grown by reactive sputtering on Si (100) substrates at room temperature. The samples were grown with a N2/Ar mixture varying the N2 concentration between 8 and 60% of the total atmosphere. The films are nanocrystalline with the coexistence of conducting and insulator phases. The electrical resistivity evolves from ZrN with a metallic state to an insulating rich nitrogen phase, passing through a semiconductor-like behavior as N2 in the mixture increases. A variable-range-hopping regime describes the temperature dependence of the resistivity for mixtures between 30 and 40%. Reactive mixtures of 50 and 60% of N2 give more insulator films. Beyond these macroscopic properties, the films display inhomogeneity electrical properties at the nanoscale with coexistence regions of different conductivity. The inhomogeneities reduce as nitrogen stoichiometry increases and the films become more insulators. Our results are relevant for applications including conducting electrodes and insulator barriers in tunneling devices.Fil: 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; ArgentinaFil: Basbus, Juan Felipe. 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: Suarez, Sergio Gabriel. 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. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Sirena, Martin. 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

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

High Tc Josephson nanoJunctions made by ion irradiation : characteristics and reproducibility

Reproducible High Tc Josephson junctions have been made in a rather simple two-step process using ion irradiation. A microbridge 1 to 5 micrometers wide is firstly designed by ion irradiating a c-axis-oriented YBa2Cu3O7 film through a gold mask such as the unprotected part becomes insulating. A lower Tc part is then defined within the bridge by irradiating with a much lower dose through a 20 nm wide narrow slit opened in a standard electronic photoresist. These planar junctions, whose settings can be finely tuned, exhibit reproducible and nearly ideal Josephson characteristics. Non hysteretic Resistively Shunted Junction (RSJ) like behavior is observed, together with sinc Fraunhofer patterns for rectangular junctions. The IcRn product varies with temperature ; it can reach a few mV. The typical resistance ranges from 0.1 to a few ohms, and the critical current density can be as high as 30 kA/cm2. The dispersion in characteristics is very low, in the 5% to 10% range. Such nanojunctions have been used to make microSQUIDs (Superconducting Quantum Interference Device) operating at Liquid Nitrogen (LN2) temperature. They exhibit a very small asymmetry, a good sensitivity and a rather low noise. The process is easily scalable to make rather complex Josephson circuits.Comment: 4 pages, 5 figures, Applied Superconductivity Conference Seattle 200

Effect of thermal annealing and irradiation damage on the superconducting critical temperature of nanocrystalline γ-Mo2N thin films

We report on the influence of the disorder and stoichiometry in the resulting superconducting critical temperature of γ-Mo2N thin films. Initially, three films (with Tc values of 7.6 K, 6.8 K and 6 K) were grown at room temperature by reactive sputtering, on Si (1 0 0) using different N2/(Ar+N2) mixtures. The influence of the thermal annealing up to 973 K and irradiation damage produced by 1 MeV Zr+(fluence up 2 × 1014 cm−2) is analyzed. The Tc of pristine films remains unchanged for increasing irradiation doses up 2 × 1014 cm−2. The Tc for annealed films decreases close to the value expected for bulk samples (≈5 K) for increasing the annealing temperature. Successive irradiations of the annealed films tend to increase their Tc up to its initial values (before annealing). The results indicate that the Tc in nanometric grain size γ-Mo2N thin films is affected by both nitrogen stoichiometry and disorder at the atomic scale.Fil: Haberkorn, Nestor Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Bengió, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Suarez, Sergio Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); ArgentinaFil: Pérez, Pablo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energí­a Atómica. Gerencia del Area Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Balseiro). División Colisiones Atómicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Hofer, Juan Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); ArgentinaFil: Sirena, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin

Martensitic transformation in free-standing Cu-Al-Ni thin films with micrometric grain size

The martensitic transformation of polycrystalline thin films based on shape memory alloys is usually affected by the average grain size and by the thickness. We have carried out a study of the temperature driven martensitic transformation in micrometric grain size Cu-Al-Ni films with 18R structure. Thin films with a thickness of 6 μm were grown by sputtering on highly oriented pyrolytic graphite HOPG (0001) substrate at 873 K. After that, the samples were peeled-off from the substrate and annealed at 1123 K for 30 min. The observed microstructure shows an average grain size of 3.7 (± 0.2) μm. The martensitic start temperature (M s) for different films ranges from 170 K to 370 K due to small changes in the chemical concentration. The influence of surface oxides and changes in the atomic order produced by post-quench aging treatments is analyzed. The results show that while surface passivation has a weak influence, changes in the atomic order increase M s without impacting significantly on the hysteresis. Comparison with previous results of nanometric and micrometric grain size samples reveals that the barriers for the transformation are mainly given by plastic deformation at grain boundaries.Fil: Morán, Mauricio Javier. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Condo, Adriana Maria. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Bengió, Silvina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Soldera, Flavio Andres. Universitat Saarland; AlemaniaFil: Sirena, Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; 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

Thickness dependence of the superconducting properties of γ- Mo2N thin films on Si (001) grown by DC sputtering at room temperature

We study the crystalline structure and superconducting properties of γ-Mo2N thin films grown by reactive DC sputtering on AlN buffered Si (001) substrates. The films were grown at room temperature. The microstructure of the films, which was studied by X-ray diffraction and transmission electron microscopy, shows a single-phase with nanometric grains textured along the (200) direction. The films exhibit highly uniform thickness in areas larger than 20 × 20 μm2. The superconducting critical temperature Tc is suppressed from 6.6 K to ≈ 3.0 K when the thickness decreases from 40 nm to 5 nm. The residual-resistivity ratio is slightly smaller than 1 for all the films, which indicates very short electronic mean free path. The films are in the superconducting dirty limit with upper critical field Hc2 (0) ≈ 12 T for films with thickness of 40 nm, and 9 T for films with thickness of 10 nm. In addition, from the critical current densities Jc in the vortex-free state, we estimate a penetration depth λ(0) ≈ (800 ± 50) nm and a thermodynamic critical field Hc (0) = (500 ± 80 Oe).Fil: 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: Bengió, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; 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; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Suarez, Sergio Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Pérez, Pablo Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Granell, Pablo Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Golmar, Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Guimpel, Julio Juan. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin