La tesi doctoral d'Ana Meléndez, investigadora del grup NANOPTO a l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), se centra en els nitrurs de mononitrurs de terres rares (RENs). Aquests materials combinen propietats semiconductores i magnètiques, sent prometedors per a aplicacions espintròniques i magneto-electròniques.
La investigació aborda la dificultat d'estudi experimental dels RENs deguda a la seva tendència a formar vacants de nitrogen i la seva sensibilitat a l'aire. Tot i les millores en les tècniques de creixement de pel·lícules primes en ultra-alt buit, els estudis exhaustius que relacionen les condicions de creixement amb les propietats dels RENs són limitats.
La tesi presenta una investigació sistemàtica del creixement i caracterització de pel·lícules primes epitaxials de HoN, SmN i YbN, cultivades per epitaxia de feix molecular sota condicions moderades. La qualitat de les pel·lícules i les seves propietats físiques s'han estudiat mitjançant espectroscòpia de fotoemissió de raigs X (XPS) in situ, difracció d'electrons d'alta energia (RHEED) i mesures de transport elèctric, complementades per difracció de raigs X (XRD) i el·lipso-metria espectroscòpica (SE) ex situ.
L'ús de XPS in situ ha permès monitorar l'estructura electrònica, confirmant el caràcter semiconductor de tots els materials investigats. S'ha aprofundit en la influència de les vacants de nitrogen en l'estructura electrònica del SmN mitjançant espectroscòpia d'absorció de raigs X (XAS) i XPS. Les mesures de magnetització en pel·lícules de HoN optimitzades han revelat un moment de saturació inferior al predit per les regles de Hund, atribuït a efectes intrínsecs. Les propietats òptiques del SmN, HoN i YbN s'han investigat per SE ex situ, determinant energies de banda prohibida, resistivitats i concentracions de portadors lliures segons la deficiència de nitrogen.
Aquest treball demostra que les propietats estructurals, electròniques, magnètiques i òptiques dels nitrurs de terres rares són altament sensibles a les condicions de creixement i a l'estequiometria. Les metodologies desenvolupades proporcionen un marc robust per a la síntesi controlada i la caracterització d'alta qualitat de pel·lícules primes de RENs, contribuint a una millor comprensió de la relació entre defectes, estructura electrònica i propietats funcionals.
La defensa de la tesi tindrà lloc el divendres 27 de novembre de 2026 a les 10:00 AM a la Sala d'Actes Carles Miravitlles de l'ICMAB, i també es podrà seguir en línia.
