Thesis:

Efecto de la oxidación sobre el transporte eléctrico y morfología de películas ultra delgadas de cobre y cromo

La aparición de equipos electrónicos cada vez más potentes se debe a la miniaturización, proceso en el cual se desarrollan circuitos y componentes electrónicos cada vez más pequeños. Sin embargo, modelar las propiedades eléctricas de los metales involucrados en las componentes se vuelve cada vez más complejo debido a los efectos de tamaño. Esto implica que es necesario estudiar los efectos de los diversos fenómenos que aparecen al tener un metal con alguna de sus dimensiones en el orden de unos pocos nanómetros. Este trabajo se enfoca en los efectos del crecimiento, envejecimiento y oxidación sobre el transporte eléctrico de películas ultradelgadas de cromo y su relación con la morfología. Además, se contrastan los resultados obtenidos en muestras de cobre. La metodología experimental de este estudio se basa en medir la resistencia eléctrica de películas ultradelgadas de cromo (entre 2 y 6 nm de espesor) durante su proceso de fabricación, envejecimiento en vacío, oxidación controlada y, finalmente, a través de la oxidación en condiciones ambientales. Además, se determina ex situ la dependencia en temperatura de la resistencia de las muestras, y se analizan a través de espectroscopía Raman y microscopía de fuerza atómica. Los resultados muestran una fuerte correlación entre el comportamiento eléctrico observado y el modo de crecimiento del cromo sobre la mica, contrastando fuertemente con lo observado en cobre. Además, aparece drásticamente el efecto de la oxidación sobre el transporte eléctrico en bajas presiones, formando Cr₂O₃, cuya aparición, en conjunto con el modo de crecimiento, será relevante para la comprensión del comportamiento eléctrico en temperatura.

The emergence of increasingly powerful electronic equipment is driven by miniaturization—a process in which electronic circuits and components are developed at ever-smaller scales. However, modeling the electrical properties of the metals used in these components becomes increasingly complex due to size effects. This necessitates the study of various phenomena that arise when at least one dimension of a metal is on the order of a few nanometers. This work focuses on how growth, aging, and oxidation affect the electrical transport properties of ultrathin chromium films, and examines the relationship between these properties and the films' morphology. Additionally, the results are compared with those obtained from copper samples. The experimental methodology involves measuring the electrical resistance of ultrathin chromium films (2–6 nm thick) during their fabrication, aging in a vacuum, controlled oxidation, and subsequent oxidation under ambient conditions. Furthermore, the temperature dependence of the samples' resistance is determined ex situ, and the samples are analyzed using Raman spectroscopy and atomic force microscopy. The results reveal a significant correlation between the observed electrical behavior and the growth mode of the chromium on mica—a finding that contrasts sharply with observations for copper. Moreover, oxidation—which leads to the formation of Cr₂O₃—exerts a pronounced influence on electrical transport, even at low pressures; this process, in conjunction with the growth mode, is crucial for understanding the material's electrical behavior as a function of temperature.