Growth and characterization of CoO ultra thin films

In this report we present the growth process of the cobalt oxide system using reactive electron beam deposition. In that technique, a target of metallic cobalt is evaporated and its atoms are in-flight oxidized in an oxygen rich reactive atmosphere before reaching the surface of the substrate. With a trial and error procedure the deposition parameters have been optimized to obtain the correct stoichiometry and crystalline phase. The evaporation conditions to achieve the correct cobalt oxide salt rock structure, when evaporating over amorphous silicon nitride, are: 525 K of substrate temperature, 2.5·10-4 mbar of oxygen partial pressure and 1 Å/s of evaporation rate. Once the parameters were optimized a set of ultra thin film ranging from samples of 1 nm of nominal thickness to 20nm thick and bulk samples were grown. With the aim to characterize the samples and study their microstructure and morphology, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, electron diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy and quasi-adiabatic nanocalorimetry techniques are utilised. The final results show a size dependent effect of the antiferromagnetic transition. Its Néel temperature becomes depressed as the size of the grains forming the layer decreases.Un profund estudi s'ha realitzat sobre el sistema d'òxid de cobalt. El coneixement de la seva microestructura ens permetrà establir la relació amb les propietats magnètiques. Les mostres són preparades mitjançant un evaporador de feix d'electrons seguint un procediment d'assaig i error. Un blanc de cobalt metàl·lic és evaporat i els àtoms són oxidats durant el seu desplaçament dins d'una atmosfera reactiva d'oxigen. Diverses mostres son estudiades amb gruixos que van de 1 fins 20 nm i mostres massives. Les tècniques emprades són difracció de raigs X i microscòpia electrònica de transmissió per a la caracterització morfològica i estructural i nanocalorimetría per a la caracterització magnètica