[en] Three-dimensional Topological Insulators (TIs), especially the second generation based on Bismuth and Antimony, have emerged as revolutionary platforms for a wide array of applications, from quantum computing to spintronics. This thesis presents an in-depth exploration of two cutting-edge aspects of TIs: the growth and optimization of intrinsic magnetic TIs, particularly MnBi2Te4 (MBT), and the development of scalable lateral devices that integrate TIs with graphene. We utilized molecular beam epitaxy (MBE) for the growth of high-quality films, which were subsequently analyzed using reflection high-energy electron diffraction, X-ray diffraction, X-Ray reflectivity, superconducting quantum interference device (SQUID) magnetic characterizations, and transport measurements. Our research investigates the complex growth process of MBT on BaF2 substrates, emphasizing the influence of the Mn/Bi flux ratio on the crystal structure and magneto-transport properties. The study reveals a correlation between the final composition, resulting from the Mn/Bi flux ratio, and various material properties, offering valuable insights for enhancing the growth process. Additionally, the thesis delves into the integration of MBE-grown (Bi,Sb)2Te3 (BST) films with chemically vapor-deposited (CVD) graphene transferred onto SiO2/Si substrates, leading to the development of lateral devices. This study demonstrates the possibility of achieving highly crystalline BST films on CVD graphene by tuning the substrate preparation and growth conditions. Additionally, it develops a novel top-down approach for shaping this heterostructure into lateral devices. Overall, this thesis makes a significant contribution to the field by providing a solid foundation for both the further research into the unique topological properties of MBT and the study of spin transport and spin-charge interconversion within van der Waals heterostructures. Both avenues represent significant strides in the pursuit of integrating and manipulating TIs for spintronic and dissipationless applications.

[es] Los Aislantes Topológicos (TIs) Tridimensionales, especialmente la segunda generación basada en Bismuto y Antimonio, han emergido como plataformas revolucionarias para una amplia gama de aplicaciones, desde la computación cuántica hasta la espintrónica. Esta tesis presenta una exploración profunda de dos aspectos vanguardistas de los TIs: el crecimiento y optimización de TIs magnéticos intrínsecos, particularmente del compuesto MnBi2Te4 (MBT), y el desarrollo de dispositivos laterales escalables que integran TIs con grafeno. Utilizamos la epitaxia de haces moleculares (MBE) para el crecimiento de películas de alta calidad, que posteriormente fueron analizadas usando difracción de electrones de alta energía por reflexión, difracción de rayos X, reflectividad de rayos X, caracterizaciones magnéticas de dispositivo de interferencia cuántica superconductora (SQUID) y mediciones de transporte. Nuestro trabajo investiga el complejo proceso de crecimiento de MBT sobre sustratos de BaF2, enfatizando la influencia de la relación de flujo Mn/Bi en las propiedades tanto de la estructura cristalina, magnéticas y de transporte. El estudio revela una correlación entre la composición final, resultante de la relación de flujo Mn/Bi, y varias propiedades del material, ofreciendo perspectivas valiosas para mejorar el proceso de crecimiento. Adicionalmente, la tesis profundiza en la integración de películas de (Bi, Sb)2Te3 (BST) crecidas por MBE con grafeno crecido por deposición química de vapor (CVD) transferido sobre sustratos de SiO2/Si. Dichas heteroestructuras son utilizadas para el desarrollo de dispositivos laterales. Este estudio demuestra la posibilidad de lograr películas BST altamente cristalinas sobre grafeno CVD ajustando la preparación del sustrato y las condiciones de crecimiento. Además, desarrolla un novedoso procedimiento "de arriba abajo" para obtener dispositivos laterales a partir de esta heteroestructura. En general, esta tesis hace una contribución significativa al campo al proporcionar una base sólida tanto para la investigación adicional sobre las propiedades topológicas únicas del compuesto MBT como para el estudio del transporte de espín y la interconversión de espín-carga dentro de heteroestructuras de van der Waals. Ambas líneas representan avances significativos en la búsqueda de integrar y manipular TIs para aplicaciones espintrónicas y sin disipación.