AMBITO DE APLICACIÓN Electrónica, nanoelectrónica y espintrónica ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BMR del 300% fue descubierta por primera vez en 1999 por García, Muñoz y Zhao del Laboratorio de Física de Sistemas Pequeñas y nanotecnología del CSIC [1], en contactos atómicos de mas de 1000 Ohms de resistencia y se explicó como resultante del scattering (difusión) de los electrones de conducción de los ferromagnéticos con paredes de dominio magnéticas muy delgadas que se formaban en la zona del nanocontacto [2, 3]. Después fue posible obtener un resultado revolucionario por procedimientos de electrodeposición de nanocontacto de unos pocos Ohms de resistencia, utilizando una configuración geométrica en forma de T para utilizar la anisotropía magnética, obteniendo BMR del 700% en el 2001 [4] que se mantuvo estable por días con el ciclo del campo magnético y que mostraba la perduración de los contactos con aplicaciones industriales.. Contrariamente al caso de los contactos atómicos anteriormente obtenidos en 1999 este nuevo efecto en los nuevos contactos de (10-30 nm de sección) no es posible explicarlo [5] por el scattering del spin los electrones de conducción por las paredes de dominio [2, 3]. En el 2002 experimentos de la Universidad de Búfalo usando nuestra configuración en forma de T y los mismos métodos de electrodeposición han obtenido BMR del 3150% [6] apelando a criterios técnicos como el afilamiento de los elementos constituyentes del nanocontacto.

Nosotros ya postulamos [5,7], basándonos en consideraciones teóricas, que creando una capa magnéticamente muerta y modificando las densidades de estados de los ferromagnéticos que conforman los nanocontactos debería ser posible obtener valores de BMR indefinidamente altos y de hecho tendiendo a infinito cuando el filtrado es total y la polarización de los electrones que conducen es la unidad [2,3, 5].

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Descripción breve Un objeto de la presente invención es un material sólido, en adelante material de la invención, caracterizado porque los electrones de la banda de conducción están cuasicompletamente polarizados en el orbital seleccionado y su procedimiento de obtención. Esta invención permite construir conductores, uniones, nanocontactos y contactos a medida con una selección estricta de las propiedades de resistencia del material así constituido. Además, se describe el uso del material sólido de la invención en la elaboración, fabricación y producción de dispositivos, entre otros, de tipo conductores, uniones, nanocontactos o contactos para su aplicación en el campo de la electrónica, nanoelectrónica y spintronica..

Descripción detallada de la invención El objeto de la presente invención se basa en que los inventores han observado que se puede incrementar varios órdenes de magnitud la resistencia y/o en particular la magnetorresistencia BMR de materiales sólidos dedicados a la construcción de uniones, contactos, en particular nanocontactos, por medio de procesos de filtrado inteligente, en particular procesos electroquímicos..

El proceso de optimización de la BMR aquí descrito se basa en el uso de primeros principios teóricos que utilizados para analizar la estructura de niveles en los orbitales atómicos y/o moleculares que constituyen el mar de Fermi y los niveles de Fermi de los materiales empleados en los nanocontactos, uniones y los conductores a ellos unidos, permiten aplicar procedimientos específicos de electrodeposición para incrementar la polarización al nivel de Fermi por medio de la generación de una capa muerta magnetoresistente (dead magnetic layer).

Estas modificaciones permiten incrementar la BMR resultante miles de veces por encima de los valores originales. Como consecuencia de la ecuación que rige estos efectos, el método empleado no tiene limitación en cuanto al valor máximo del efecto producido de incremento de la BMR. De hecho si se aproxima el valor de la polarización al nivel de Fermi a un valor cercano a la unidad, la BMR resultante puede elevarse a valores que divergen a infinito en el límite de polarización igual a 1. La capa magnéticamente muerta tienes dos misiones, por una parte hacer que el spin del electrón se disperse fuertemente hacia atrás de manera que hay conservación del spin. Es decir,

que el spin del electrón en un electrodo a un lado del nanocontacto no se acomode al spin del electrón en el otro lado del electrodo, así cuando la configuración de los electrodos sea antiferromagnética no habrá corriente entre los electrodos, o la corriente será mucho más pequeña que en la configuración ferromagnética produciendo una gran BMR. La otra misión es filtrar los orbitales electrónicos no deseados para que sólo permanezcan los orbitales electrónicos deseados en su mayor parte.

Un objeto de la presente invención es un material sólido, en adelante material de la invención, caracterizado porque los electrones de la banda de conducción están cuasicompletamente polarizados o con la polarización deseada en el orbital seleccionado.

Tal como se utiliza en la presente invención el término"material sólido"hace referencia a materiales con propiedades electromagnéticas definidas, como por ejemplo, materiales ferromagnéticos, materiales antiferromagnéticos, cerámicas, vítreos,. compuestos de sílice, orgánicos o cualquiera otros.

El término"cuasicompletamente polarizados"tal como se utiliza en la presente invención se refiere a la posibilidad de obtener valores de densidad de polarización de los electrones, tan cercanos como se quiera a 1.

Tal como se utiliza en la presente invención el término"orbital seleccionado"se refiere al orbital electrónico de los electrones del material cuya polarización de spin interesa modificar y adaptar para obtener el efecto deseado.

Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para la obtención del material sólido de la invención caracterizado porque se realiza mediante, entre otras técnicas, el dopaje del material de partida con un elemento químico o compuesto orgánico o inorgánico.

Las características de los nanocontactos, uniones y contactos dependerán de los elementos químicos y moléculas orgánicas o inorgánicas que se seleccionen para que filtren los orbitales electrónicos deseados en el proceso de conducción entre dos electrodos interconectados por cualquier tipo de unión. El filtraje se realiza porque los dopantes incorporados tienen los electrones y las simetrías adecuadas y necesarias para formar enlaces químicos con los electrones del material de la unión no deseados en el proceso de conducción. Según el tipo de elementos que conformen los electrodos que conectan la unión se escogen los elementos y/o compuestos químicos que realicen la labor deseada.

Un objeto particular de la presente invención lo constituye un material de Ni con un filtro de electrodos sp obtenido mediante la electrodeposición con C1K como compuesto químico dopando con Cl. Igualmente, este material de Ni podría ser dopado con O, S, Br y F, en lugar de Cl.

Un objeto final de la presente invención lo constituye el uso del material sólido de la invención en la elaboración, fabricación y producción de dispositivos, entre otros, de tipo conductores, nanocontactos o contactos para su aplicación en el campo de la electrónica, nanoelectrónica y spintrónica..

Referencias : 1. N. García, M. Muñoz, and Y. -W. Zhao, Phys. Rev. Lett. 82,2932 (1999).

2. G. G. Cabrera and L. M. Falicov, Phys. Status Solidi B 61,539 (1974).

3. G. Tatara, Y. -W. Zhao, M. Muñoz and N. García, Phys. Rev. lett. 83,2030 (1999).<BR> <P>4. N. García, M. Muñoz, G. G. Qian, H. Rohrer, 1. G. Saveliev, and Y. -W. Zhao, Appl.

Phys. Lett. 79,4550 (2001); 5. N. García, M. Muñoz, V. V. Osipov, E. V. Ponizovskaya, G. G. Qian, 1. G.

Saveliev, and Y. -W. Zhao, J. Magn. Magn. Mater. 240, 92 (2002).

6. V. A. Molyneux, V. V. Osipov, and E. V. Ponizovskaya, Phys. Rev. B 65, 184425 (2002).

7. Harsh Deep Chopra and Susan Z. Hua, Phys. Rev. B 66,020403 (2002).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Figura 1 (a) Toma de microscopio óptico del extremo de contacto en T 1 (b). El cable se trataron electro-químicamente en KCL (ver texto). Este proceso incrementa la BMR a valores muy grandes sin depender de ningún otro parámetro.

Figura 2 Ciclo de BMR mostrando valores de hasta 4.014 %.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN Ejemplo 1. Elaboración de un nanocontacto Ni-Ni mediante electrodeposición con CLK La realización experimental del procedimiento objeto de esta patente se refiere a nanocontactos Ni-Ni construidos por electrodeposición con configuración en forma de T que alcanzan una BMR de 4.000%. Se trataron tanto el extremo I como el cableado II electro-químicamente con C1K (Figura 1) siendo el extremo 1 de 1.000 nm en tamaño, permitiendo así comprobar que la causa del incremento de la BMR es el proceso electroquímico y no la sección del extremo I, el responsable del incremento de la BMR.

Los electrodos (cables) de Ni se montaron en una configuración en T (Figura 1).

El campo aplicado durante las medidas de magnetoresistencia. Es en la dirección del conector marcado como"I"de la Fig. 1, esta estructura diseñada por nosotros es la óptima para la magnetorresistencia a través del nano-contacto de Ni. El extremo del cable"I"de la Figura 1 se colocó a una distancia entre unos micrones a una decena de micrones del cable de Ni marcado como"II"en la Figura 1. antes de la electrodeposición en el nano-contacto de Ni. El cableado de Ni (excepto en la región inmediatamente a continuación del nano-contacto) se aisló con resina epoxi de secado rápido, para así limitar la deposición a la región entre los cables. La electrodeposición de los nanocontactos se realizó a temperatura ambiente. Esta deposición se realizó por medio de un electrolito de sulfato de níquel saturado (NiS04), (pH = 3.5). Se utilizó un potencial de cátodo de-1.2 V contra un electrodo saturado de calomel. Los tiempos de deposición son menores de 1 minuto.

Las medidas de magnetorresistencia se realizaron a temperatura ambiente en presencia de campos magnéticos de hasta H = 3.000 Oe para la configuración (corriente en el plano)/ (campo en el plano) (CIP/FIP).

El extremo"I"se construyó según el siguiente proceso de fabricación. Primero de construyó un extremo por rotura mecánica de un cable de Ni de 125 um. Por medio de técnicas electrolíticas se redujo la sección a valores entre 600 y 1.000 nm. El extremo de Ni se introdujo en una celda rellena con KCl 2M y se aplicó un voltaje constante de 2V (Figura la). La reducción en la sección tuvo lugar de acuerdo con la reacción anódica Ni (s) + 2C1-=NiCl2 +2e~, la reacción en el cátodo de Pt es 2H20 + 2e~ =H2 + 20H-La causa del incremento de BMR se debe al tratamiento, en este ejemplo de aplicación, con KCI.

La Figura 2 muestra los ciclos consecutivos de la magneto-resistencia en una muestra cuyo valor inicial de resistencia de contacto a campo cero era de 15 Q después de la electrodeposición. Esta resistencia de contacto R determina el diámetro d =V1000/R (Q) (en nm) del nano-contacto. En esta muestra es igual a 8 nm. En Fig. 2 se observa como la resistencia de la muestra aumenta rápidamente al aumentar la intensidad de campo. En estado de saturación la resistencia se eleva a 634 Q, permaneciendo esencialmente inalterada frente a posteriores incrementos en el valor del campo. Esto representa un aumento del BMR de 4.014 % a temperatura ambiente en un campo de aproximadamente 1.000 Oe. El pico de la curva de BMR corresponde a un valor del campo de 280 Oe.