ANTECEDENTES DE LA INVENCION La necesidad de sensores de campo magnético de mayor sensibilidad, resolución y de mayor velocidad de respuesta ha dado lugar a un gran interés, científico y tecnológico, por sistemas que cambian el valor de su resistencia eléctrica ante la presencia de campos magnéticos externos.

Existe una gran variedad de sistemas que presentan dicho efecto magnetoresistivo, y con un amplio espectro en los valores de respuesta.

Un gran avance en el desarrollo de sensores de campo magnético basados en la magnetoresistencia viene dado por el descubrimiento de la Magnetoresistencía Balística (N. García, M. Muñoz and Y.-W. Zhao.

Magnetoresistance in excess of 200% in Ballistic Ni Nanocontacts at Room Temperature and 100 Oe."Physical Review Letters", Volume 82, number 14 pag 2923 (1999); SENSOR MAGNETIC PRODUCIDO POR UNA CONSTRICCION. Solicitud de Patente Española P9802091. Solicitud internacional WO 00/22448.). Dichos sistemas presentan valores de la magnetoresistencia de hasta un 300% a temperatura ambiente y campos magnéticos de 100 Oe. El único inconveniente de estos sistemas es la inestabilidad mecánica que presentan lo que los hace operativos a lo mas durante algunos minutos.

El problema de la estabilidad se mejoro mediante la producción de los nanocontactos mediante electroquímica (N. García, H. Rohrer, 1. G. Saveliev and Y.-W. Zhao. Negative and Positive Magnetoresistance Manipulation in

an Electrodeposited Nanometer Ni Contact."Physical Review Letters", Volume 85, number 14 pag 3053 (2000) ; Manipulacion de la magnetoresistencia mediante la aplicación de pulsos de corriente y campo magnético externo. Solicitud de patente española P200000411.) Estos contactos son estables durante días, pero aun así están lejos de la estabilidad deseada en un dispositivo.

En la presente invención se presenta un método mediante el cual es posible la fabricación de contactos eléctricos de tamaño nanométrico, estables y con gran respuesta magnetoresistiva.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION Los sistemas magnetoresistivos basados en la magnetoresistencia balística (BMRS) anteriormente citados constan fundamentalmente de dos reservoirs magnéticos unidos por un contacto eléctrico de tamaño nanométrico (fig. 1), de ser de dimensiones menores o similares a la de la longitud de onda de electrón.

Esta invención describe un sistema en el qué es posible realizar dicho contacto entre dos reservoirs magnéticos que cumple los requisitos de tamaño y estabilidad deseada.

Se propone el uso de multicapas conductoras (a en fig. 2), recubiertas por una capa de material no conductor o aislante (b en fig. 2). El grosor de esta capa puede ser de unas dimensiones similares o menores a la longitud de onda del electrón. Dicha capa aislante tiene defectos (pinholes) en el sentido de que en determinado punto (c en fig. 2) (o puntos) dicha capa es conductora. Estos defectos pueden ser intrínsecos a la forma de preparación de la capa aislante o pueden ser inducidos a posteriori.

Sobre este defecto se deposita (mediante evaporación de metal o electroquímicamente, por citar algunos de los posibles métodos) material conductor (d), de manera que es posible el hacer circular una corriente eléctrica entre las capas conductoras y este material depositado a través de defecto de la capa aislante. Las dimensiones de defecto de la capa aislante vienen determinado por las condiciones en las que se quiera utilizar el dispositivo, o por

la resistencia eléctrica que este haya de tener, pero en general se puede decir que han de ser tales que la conducción entre las multicapas y el material depositado sobre dicho defecto ha de ser balística.

Esta configuración tiene todos los elementos requeridos por un sensor BMRS (los dos reservoirs y la constricción) y proporciona una rigidez tal que el sistema es indefinidamente estable y por lo tanto se puede aplicar en cualquier tipo de dispositivo.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1 : Se muestra la configuración más sencilla así como los elementos necesarios de un sensor BMRS (sensor magnético basado en la magnetorresistencia balística). Estos elementos son dos reservoir magnéticos (RM) unidos por una constricción (C) que puede ser magnética o no y de propiedades conductoras a determinar en función de la aplicación.

Figura 2 : Esquema de sistema propuesto en la presente invención. En (a) se representan las multicapas que puede ser una única capa o varias de ellas. En caso de ser varias de ellas pueden ser conductoras, ailantes o semiconductoras o una combinación de ellas. Así mismo se puede combinar las propiedades magnéticas de estas capas utilizando capas de materiales magnéticos blandos, materiales magnéticos duros o materiales no magnéticos.

Mediante (b) se representa la capa que en principio se propone aislante pero podría utilizarse materiales semiconductores e incluso conductores. El defecto en esta capa viene representado por (c) y el material depositado a posteriori mediante (d).

Figura 3 : Imagen obtenida mediante Microscopio Electrónico de Barrido (SEM) del cluster (agregado) de material magnético depositado, mediante métodos electroquímícos, sobre la capa aislante en las muestras utilizadas para demostrar la viabilidad de la presente invención.

Figura 4 : Resultados de las medidas realizadas en el Laboratorio de Física de Sistemas Pequeños y Nanotecnología en los que se pone de manifiesto la dependencia de la resistencia eléctrica del sistema aquí descrito en función del campo magnético aplicado.

EJEMPLO DE REALIZACIÓN En el Laboratorio de Física de Sistemas Pequeños y Nanotecnología de Consejo Superior de Investigaciones Científicas se han realizado los experimentos previos que confirman la viabilidad del sistema anteriormente descrito.

Las muestras utilizadas constan de un sistema de multicapas a continuación descrito : un substrato de silicio de forma que proporcione rigidez a la muestra ; una capa de oxido térmico de silicio que aísla eléctricamente el substrato de silicio de las siguientes capas conductoras; una combinación de capas de materiales conductores magnéticos y no magnéticos, estas capas hacen que la resistencia eléctrica de esta combinación de capas sea considerablemente menor que la resistencia del pinhole así como ayudan a determinar la magnetización de la capa inmediatamente anterior a la capa de óxido; finalmente una capa de níquel.

Sobre esta ultima capa de níquel se deposita una capa de aluminio. Se ha experimentado con distintos grosores de aluminio, variando desde unas décimas de nanómetros hasta varios nanómetros.

Todas las anteriores capas se depositan sobre el óxido de silicio en un sistema de ultra alto vacío lo que hace que éstas sean de gran pureza química.

Así mismo la orientación de la superficie del silicio y por tanto de oxido de silicio, es tal que las capas depositadas se pueden considerar perfectamente planas hasta niveles atómicos.

Una vez depositadas todas las capas anteriormente citadas se han seguido dos métodos para transformar la capa de aluminio en oxido de aluminio. La primera es inyectar oxigeno en el sistema de ultra alto vacío, lo que permite controlar el nivel de oxidación del aluminio. Y la segunda, más rudimentaria pero igualmente funcional, es dejar el sistema expuesto al oxigeno atmosférico.

El siguiente punto es inducir los pínholes en la capa de oxido de aluminio. Para ello se sumerge la muestra en un electrolito, habitualmente una disolución de sulfato de níquel. Se aplica un voltaje entre las capas

conductoras y un electrodo sumergido en la disolución. De esta forma, si los defectos existen en la capa de oxido de aluminio, los iones de níquel migran a los lugares que ocupan dichos defectos y se produce una electrodeposición de níquel en esos lugares. Se suele limitar la superficie de oxido de aluminio expuesta al electrolito de manera que es posible controlar el numero de defectos (habitualmente uno).

Si dichos defectos no existen se pueden inducir aplicando un voltaje un poco mayor de forma que se produzca una ruptura eléctrica permanente. Se repite nuevamente el proceso anteriormente descrito y se deposita el níquel.

En ocasiones después de la deposición de níquel se cambia el electrolito por una disolución de sulfato de cobre para depositar ahora cobre sobre el níquel lo que previene de la oxidación de este ultimo.

En la figura 4 se puede apreciar los resultados de los experimentos realizados en el laboratorio anteriormente mencionado. En la figura (a) se aprecia como existe una relajación de la resistencia eléctrica de la muestra así como una dependencia con el campo magnético aplicado. En la figura (b) se muestra la dependencia con el campo magnético tras normalizar los datos de la figura (a).