| Summary: | === In this work we have studied nano- and micro-scale metal oxide structures, which were directly fabricated onto a thin and microscopic metal track via scanning probe microscopy assisted local anodic oxidation (LAO). It is well known that some metal oxides are wide gap semiconductors, where oxygen vacancies act like n-type dopants. In particular, we have investigated the usage of metal-semiconductor-metalbarriers as gas sensors and memristors (memory-resistor). For the gas sensors, the active region of the devices were built by two distinct LAO routes, a slow (conventional) or a fast (unusual) one, which are employed to produce nano- and micro-sensors. Two distinct metal oxides, namely MoOx and TiOx, were tested at different temperatures using CO2 and H2 as test gases. Sensitivities down to ppm levels are demonstrated. Also, the influence of adsorbed water on these metal oxide conductivities was studied. Furthermore, the activation energy was evaluated and analyzed in the temperature range of this work. Thin metallic film and sensor stabilities and durability under the work atmospheres were also studied. The possibility of easy integration of the fast LAO route into microfabrication processes is also discussed. Memristive behavior naturally arises in metal-insulator-metal nanosystems. The observed switching processes in i-v curves can be explained in terms of movements of oxygen vacancies. Therefore, the coupled electron-ion dynamics are responsible for switching ON or OFF the device. In such nanostructures, the existence of a strong electric field when an external bias is applied between the metallic terminals is pointed out as the responsible for these movements. Here, the LAO technique was used tofabricate and study such structures. This process produces a metal-semiconductor-metal barrier, such as Ti-TiOx-Ti barriers, which, after an irreversible formation step, show the memristive behavior. In this new proposed manner, the barriers were built in a planar geometry, where SPM-based techniques can be implemented in situ during the device switching process. Hence, morphological studies of the barrier and the electrical characterization of the interface could be performed. === Neste trabalho, estudamos micro e nanoestruturas de óxidos metálicos fabricadas diretamente em uma trilha metálica microscópica por oxidação anódica local assistida por microscopia de varredura por sonda. Em especial, alguns óxidos metálicos são bastante conhecidos por suas propriedades semicondutoras, possuindo gaps de alta energia com as vacâncias de oxigênio se comportando como portadores de carga tipo-n. Desta forma, investigamos o uso desses óxidos semicondutores em barreiras metal-semicondutor-metal para aplicação como sensores de gás e memoristores (memória-resistor). A região ativa nos sensores de gás foi definida por duas diferentes rotas de oxidação anódica local, uma lenta (convencional) e uma rápida (não usual), que foram empregadas para a produção de nano e microsensores. Os óxidos metálicos utilizados, MoOx e TiOx, foram testados em diferentes temperaturas usando CO2 e H2 como gases testes diluídos em nitrogênio industrial, sendo que esses sensores podem chegar a apresentar sensibilidade na escala de partes por milhão. Adicionalmente, estudamos a influência na condutividade desses materiais devida à água adsorvida na superfície. Além disso, a energia de ativação foi avaliada e estudada dentro do intervalo de temperatura de trabalho dos sensores. Ainda, as estabilidades e durabilidades dos sensores de gás e de seus respectivos contatos elétricos foram analisados. Também foi discutida a possibilidade de aplicação da oxidação local anódica não usual em processos de microfabricação. O comportamento memoristivo surge naturalmente em sistemas nanométricos metal-isolante-metal. A observação de chaveamento (liga-desliga) durante a realização de curvas I-V pode ser explicada através do movimento de vacâncias de oxigênio. Sendo então, a dinâmica do acoplamento de elétrons e íons responsável pelo processo de chaveamento. Neste trabalho, a técnica de litografia anódica local foi utilizada para fabricar estruturas de Ti-TiOx-Ti, as quais, após um processo irreversível de formação, passam a apresentar um comportamento memoristivo. Nesta nova proposta, a barreira é construída em uma geometria planar onde, as técnicas de microscopia de varredura por sonda podem ser implementadas in situ durante o processo de chaveamento destes dispositivos. Deste modo, estudos morfológicos e elétricos podem ser realizados na interface metal-óxido destes dispositivos.
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