Relación entre propiedades morfológicas y de transporte eléctrico en películas ultradelgadas de cromo

Abstract

Los circuitos y componentes utilizados en la fabricación de dispositivos electrónicos actuales han disminuido su tamaño hasta hacer relevantes los fenómenos y propiedades físicas presentes en la escala nanométrica. Uno de los materiales que permite conducir corriente eléctrica en muy bajos espesores es el cromo. Este metal, a diferencia de otros utilizados como el cobre, presenta un modo de crecimiento 2D y mixto, a diferencia del 3D que muestran los metales nobles. Así, la resistencia eléctrica de una línea de 1 nm de espesor presenta una resistencia al menos seis órdenes de magnitud menor que aquella medida en una línea de este mismo espesor fabricada de algún metal noble. Sin embargo, aún existen preguntas relacionadas con los mecanismos responsables de la resistencia en estas dimensiones tan bajas. Este trabajo se centra en estudiar la relación entre propiedades morfológicas y de transporte eléctrico en películas ultradelgadas de cromo. Cromo (99,99 % de pureza) fue termalmente evaporado en condiciones de alto vacío. Los espesores alcanzados estuvieron entre 1 y 5 nm. La resistencia eléctrica fue medida durante la fabricación de las muestras. Además, se implementó un sistema de dos cámaras que permitió la evaporación de las muestras y su posterior estudio mediante microscopía de efecto túnel (STM), evitando su paso por condiciones ambiente. Para la caracterización morfológica, se obtuvieron imágenes topográficas para cada espesor, las cuales fueron analizadas con los programas WSxM e ImageJ, determinando el diámetro de los granos que la constituyen y su rugosidad superficial. Gracias a las caracterizaciones eléctrica y morfológica, se empleó el modelo de Mayadas y Shatzkes, el cual permitió calcular la resistividad total considerando tres mecanismos principales de dispersión electrónica: la dispersión isotrópica de fondo, la dispersión en los límites de grano y la dispersión en las superficies externas. El mejor ajuste obtenido corresponde a R = 0,45 y P = 0,15, lo que indica que la probabilidad de reflexión en los bordes de grano es considerablemente mayor que la fracción de electrones que se dispersan en la superficie.