Carlos Enrique Acha

Associate Profesor Principal Researcher CONICET This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. 528-57429 Personal web page Low Temperatures Laboratory

Research area: Condensed Matter

• Resistive Switching
• Neuromorphic devices
• Superconductivity
• Strongly correlated materials

Interests

Electrical properties of metal-oxide interfaces; High pressure effects on superconductors , magnetic materials and Mott insulators; Carbon nanotubes and nanoestructured materials

Selected publications

+ MECHANISM FOR BIPOLAR RESISTIVE SWITCHING IN TRANSITION-METAL OXIDES, M. J. Rozenberg, M. J. Sánchez, R. Weht, C. Acha, F. Gomez-Marlasca, and P. Levy, Phys. Rev. B 81 (2010) 115101.
Se trata de un trabajo de colaboración entre teóricos e experimentales donde, mediante un modelo muy sencillo de difusión de vacancias de oxígeno, se logró explicar propiedades no triviales observadas en los experimentos de conmutación resistiva en interfaces de óxidos complejos con metales.

+ ENHANCEMENT OF THE TC OF C1-YCUYBA2CA2CU3OX, C.Chaillout, S.Le Floch, E.Gautier, P.Bordet, C.Acha, Y.Feng, A.Sulpice, J.L.Tholence, M.A.Alario Franco and M.Marezio, Physica C 266 (1996) 215.
En esta publicación, mi trabajo fue esencial para determinar, gracias a experimentos de altas presiones, cómo hacía falta dopar a este superconductor para lograr un incremento de cerca de 50 K sobre su temperatura crítica.

+ A EXTENDED HUBBARD MODEL APPLIED TO STUDY THE PRESSURE EFFECTS IN HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTORS, E.V.L. de Mello and C.Acha, Phys.Rev.B 56 (1997) 466.
En este trabajo presentamos una interpretación microscópica de los efectos de presión sobre la Tc de los superconductores de alta temperatura crítica.

+ TOMONAGA-LUTTINGER LIQUID AND COULOMB BLOCADE IN MULTIWALL CARBON NANOTUBES UNDER PRESSURE, M. Monteverde, G. Garbarino, M. Núñez-Regueiro, J. Souletie, C. Acha, X. Jing, L. Lu, Z. W. Pan, and S. S. Xie and R. Egger, Phys. Rev. Lett. 97 (2006) 176401.
El estudio bajo presión de la conductancia de nanotubos de carbono multipared permitió poner en evidencia sus características, propias de una red de junturas que unen materiales del tipo líquido de Tomonaga-Luttinger.

+ HIGH PRESSURE EFFECTS IN FLUORINATED HgBa2Ca2Cu3O8 , M. Monteverde, C. Acha, M. Núñez-Regueiro, D. A. Pavlov, K. A. Lokshin, S. N. Putilin and E. V. Antipov, Europhys. Lett. 72 (2005) 458.
En este trabajo no sólo logramos un récord de temperatura superconductora (166 K a 23 GPa, vigente hasta el 2013) sino que también presentamos un análisis de cuales son los factores que determinan la Tc de un cuprato superconductor, consistente con los datos experimentales en estos compuestos. Los avances que logramos fueron posibles gracias a un par de trabajos previos, que considero esenciales, donde se puso en evidencia la existencia de un efecto de presión sobre el estado superconductor más allá del dopaje. (C. Acha et al, Phys. Rev. B 57 (1998) R5630 y C. Acha et al, Solid State Común. 102)

+ ANOMALOUS TIME RELAXATION OF THE NONVOLATILE RESISTIVE STATE IN BIPOLAR RESISTIVE-SWITCHING OXIDE-BASED MEMORIES, A. Schulman, M. J. Rozenberg and C. Acha, Phys. Rev. B 86 (2012) 104426. Mostramos la existencia de conmutación resistiva en interfases de metal / cuprato superconductor. Se observaron efectos complementarios según la polaridad de los pulsos aplicados, la extensión espacial, no sólo acotada a una zona micrométrica cercana a los contactos como es el caso para otros óxidos. Se empleó la transición superconductora del cuprato como sonda para poner en evidencia el mecanismo asociado con la conmutación resistiva: este mecanismo resulta consistente con la electromigración de oxígenos, particularmente en bordes de grano para el óxido cerámico empleado.

+ CICLIC ELECTRIC FIELD STRESS ON BIPOLAR RESISTIVE SWITCHING DEVICES, A. Schulman and C. Acha, Journal of Applied Physics 114 (2013) 243706. Realizamos un estudio sistemático de la influencia de la amplitud del pulso eléctrico y del número de pulsos aplicados sobre la magnitud del cambio de resistencia en la conmutación resistiva. Este trabajo se realizó en interfaces de metal-YBCO y se estudió también su dependencia con la temperatura (80-300K). Mostramos que en la difusión de vacancias de oxígeno asistida por campo eléctrico interviene una física similar a la que se observa en la propagación de defectos en un metal sometido a fatiga mecánica. Este resultado permitió además considerar una estrategia de corrección de errores de CR, basado en proponer el estímulo más adecuado para revertir una conmutación incompleta.

+ STRUCTURAL, ELECTRICAL AND MAGNETIC PROPERTIES OF EPITAXIAL La0.7Sr0.3COO3 THIN FILMS GROWN ON SrTiO3 AND LaAlO3 SUBSTRATES, Z. Othmena, A. Schulman, K. Daoudi, M. Boudard, C. Acha, H. Roussel, M. Oueslati and T. Tsuchiya, Applied Surface Science 306 (2014) 60. Mediante un estudio detallado mediante varias técnicas pusimos en evidencia la influencia de las tensiones producidas por distintos sustratos sobre las propiedades de películas delgadas de cobaltitas. Este trabajo es el punto de partida de estudios sobre conmutación resistiva que realizaremos en películas donde se realizarán junturas metal-cobaltita.

+ FIRST-ORDER INSULATOR-TO-METAL MOTT TRANSITION IN THE PARAMAGNETIC 3D SYSTEM GaTa4Se8, A. Camjayi, C. Acha, R. Weht, M.?G. Rodríguez, B. Corraze, E. Janod, L. Cario, and M.?J. Rozenberg, Phys. Rev. Lett. 113 (2014) 086404. Este trabajo representó un esfuerzo experimental importante por tener que medir la resistividad bajo presión de varios pequeños cristales de GaTa4Se8 (cercanos a 200 micrones de longitud), buscando sintonizar una zona del diagrama de fases particular. Esto representó (en tiempo acumulado) cerca de un año entero de dedicación exclusiva, donde realizamos un estudio teórico-experimental centrado en poner en evidencia algunas características de la transición de Mott que habían sido predichas teóricamente desde los años 90 y que, hasta la fecha, no habían podido comprobarse. En los estudios realizados logramos poner en evidencia, en acuerdo con los cálculos teóricos realizados, el carácter de primer orden de la transición metal-aislante, en un rango estrecho de presiones cercanas a un determinado valor crítico.

+ INFLUENCE OF SUBSTITUTIONAL DISORDER ON THE ELECTRICAL TRANSPORT AND THE SUPERCONDUCTING PROPERTIES OF FeTe”, M. G. Rodríguez, G. Polla, C. P. Ramos and C. Acha, Journal of Alloys and Compounds 649 (2015) 1031. Se realizó el estudio de la influencia del desorden estructural, producido al incorporar en el sitio del calcógeno átomos con distintos radios iónicos, pero sin modificar el nivel de dopaje del material. Para ello se sintetizaron muestras de la familia FeTe1-x-ySexSy y se estudiaron sus propiedades estructurales, magnéticas, eléctricas y particularmente superconductoras. Se observó que el desorden tenía una clara influencia en las propiedades del transporte eléctrico y en el estado superconductor.

+ POOLE-FRENKEL EFFECT AND VARIABLE-RANGE HOPPING CONDUCTION IN METAL/YBCO RESISTIVE SWITCHING DEVICES, A. Schulman, L. F. Lanosa and C. Acha, Journal of Applied Physics 118 (2015) 445111. En este trabajo mostramos que el transporte eléctrico a través de junturas (Au,Pt)-YBCO está dominado por un mecanismo de Poole-Frenkel, ligado a la existencia de trampas para los portadores así como a una región de baja conductividad en la zona interfacial. Nuestros resultados indican que el aumento de la amplitud de los impulsos de voltaje o del número de pulsos aplicados tiene cualitativamente el mismo efecto microscópico de modificar el nivel de energía de las trampas así como el factor geométrico de un canal conductor que une la zona interfacial con el resto del material.

+ STRAIN DEPENDENCE OF THE PHYSICAL PROPERTIES OF EPITAXIAL La0.7Ca0.3MnO3 THIN FILMS GROWN ON LaAlO3 SUBSTRATES, S. El Helali, K. Daoudi, M. Boudard, A. Schulman , C. Acha, H. Roussel, M. Oumezzine and M. Oueslati, Journal of Alloys and Compounds 655 (2016) 327. Presentamos un estudio estructural, magnético y eléctrico, que incluye la puesta en evidencia de la existencia de conmutación resistiva, en películas delgadas epitaxiales de LCMO crecidas sobre LAO por un proceso de MOD. Se observó una correlación directa entre el espesor del film y sus propiedades eléctricas y magnéticas, coincidente con las tensiones generadas por el sustrato para espesores por debajo de los 60 nm.

+ TRANSPORT MECHANISM THROUGH METAL-COBALTITE INTERFACES, C. Acha, A. Schulman, M. Boudard, K. Daoudi and T. Tsuchiya, Applied Physics Letters 109 (2016) 11603.
En este trabajo realizamos mediciones detalladas de las características tensión-corriente a distintas temperaturas de los estados resistivos “alto” y “bajo” de un dispositivo memristivo conformado mediante una juntura Ag-cobaltita. Esto nos permitió proponer un circuito equivalente e inferir una imagen general de la interfaz como la de una zona donde se mezclan las fases conductoras y aislantes en una escala nanométrica. De esta manera, las vacancias de oxígeno generadas en el óxido cercano a la interfaz por la aplicación de campos eléctricos actúan como trampas para las cargas eléctricas, lo que determina en gran parte cómo conduce la electricidad.

+ GRAPHICAL ANALYSIS OF CURRENT-VOLTAGE CHARACTERISTICS IN TYPICAL MEMRISTIVE INTERFACES, C. Acha, enviado para su publicación en el Journal of Applied Physics, noviembre de 2016. (ver https://arxiv.org/abs/1609.04472). En este trabajo propongo un método gráfico basado en el exponente gamma (= dln(V)/dln(I)), derivado de las curvas características tensión (V)-corriente (I), que permite fácilmente inferir los mecanismos de conducción dominantes en el caso de junturas metal-óxido que suelen encontrarse en las junturas metal-óxido complejo (cobaltitas, manganitas, cupratos superconductores) típicas de dispositivos memristivos bipolares.

+ ORIGIN OF MULTISTATE RESISTIVE SWITCHING IN Ti/manganite/SiOx/Si HETEROSTRUCTURES, W. Román Acevedo, C. Acha, M.J. Sánchez, P. Levy, D. Rubi, Appl. Phys. Lett. 110, 053501 (2017). (ver https://arxiv.org/abs/1611.01552). Gracias al estudio detallado de las características IV así como del análisis de la espectroscopia de impedancia se logró determinar los mecanismos de transporte dominantes y el circuito equivalente de junturas de Ti-manganitas-Si, que tienen la ventaja de presentar varios estados de resistencia al hacerlo operar como memristor.