Gas de electrones bidimensional en la superficie del semiconductor BaBiO3: predicción teórica y posibles aplicaciones tecnológicas.

VERONICA LAURA VILDOSOLA; F. GULLER; ANA MA

Villa Carlos Paz

Congreso; Reunión Nacional de Física; 2012

La aparición de gases de electrones bidimensionales (2DEG) en las superficies e interfases de óxidos aislantes se ha transformado en un área muy activa de investigación en los últimos años. En este charla contaremos los resultados de cálculos de primeros principios sobre un nuevo sistema en el cual se forma un 2DEG y que surge de un nuevo mecanismo físico a los propuestos hasta ahora. El sistema en cuestión es la superficie (001) terminada en Bi del óxido BaBiO3. En volumen y a T ambiente, el BaBiO3 es un aislante tipo Peierls en donde existe un orden de carga Bi3+ - Bi5+ originada por dos sitios cristalográficos distintos para los Bi como producto de distorsiones estructurales. El Bi es un caso típico de átomo con valencia "prohibida". Nuestros resultados indican que, en la superficie mencionada, se rompe el orden de carga y se forma un 2DEG. Este efecto ocurre para la superficie estequeométrica, no es necesario la generación de vacancias de oxígeno ni la presencia de discontinuidades polares. Resulta ser una superficie autodopante, lo cual lo hace un sistema atractivo por su sencillez, tanto para el estudio de propiedades fundamentales como para las potenciales aplicaciones tecnológicas. Por otro lado, mostramos que la superficie terminada en Ba sigue comportándose como un aislante tal como es el material en volumen. Esta propiedad, nos invita a pensar en la posibilidad de dibujar circuitos conductores nanoscópicos de BiO2 sobre una superficie aislante BaO. Otra característica de este material, que agrega riqueza a sus potenciales propiedades físicas es el hecho de que el mismo BaBiO3 en volumen, cuando se dopa con K o Pb, pasa a ser cúbico y metálico, y notoriamente, superconductor de alta Tc. Encontramos cierta analogía entre la propiedades estructurales y de transporte que calculamos para superficie de Bi del BaBiO3 y la del material en volumen dopado. Este hecho es una motivación para abordar el estudio de las propiedades superconductoras del 2DEG en la superficie del BaBiO3.