Estudio teórico-experimental de las propiedades electrónicas de interfaces BaBiO3-BaSnO3

MANUEL MOLLERACH; BRUNO BAZZAN; ROMÁN ACEVEDO, WILSON; V. VILDOSOLA; DI NAPOLI, S.; D RUBI

Congreso; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

En las últimas décadas, las heteroestructuras de óxidos han despertado un interésconsiderable debido, entre otras cosas, a las propiedades que presentan sus interfaces. Lasinterfaces pueden poseer propiedades electrónicas radicalmente diferentes a las quepresentan los materiales en volumen. Los electrones interactúan y se reordenan en lasinterfaces de manera única, de forma que es posible desarrollar, por ejemplo, nuevossistemas basados en óxidos que presenten fenómenos como el efecto Hall cuántico,superconductividad o gases electrónicos bidimensionales (2DEG).El BBO es una perovskita aislante que presenta orden de carga, para la que se hapropuesto teóricamente un mecanismo de 2DEG en superficie [1]. La condición para queesto ocurra es una superficie (001) con terminación única en Bi, pero esto no ha sidocorroborado experimentalmente debido a la enorme dificultad asociada a la síntesis dedicho sistema. Esto motiva el estudio de las propiedades de la interfaz entre el BBO yóxidos o materiales capaces de estabilizar interfaces 2DEG a partir de la existencia deefectos de reconstrucción electrónica.Un trabajo teórico previo en la interfaz entre BBO y BaPbO3 sugiere la existencia decomportamiento metálico y superconductividad bidimensional [2]. Sin embargo, el Pb estóxico y contaminante para los equipos experimentales, lo que motiva la búsqueda desistemas alternativos que contengan cationes isolectrónicos, como lo es el Sn. En estetrabajo se estudia la interfaz entre BBO y el BSO.La interfaz se simuló con el software VASP y se estudiaron sus bandas electrónicas, especialmente el gapelectrónico, para ver si es aislante o conductora. Las primeras simulaciones mostraron que la interfazestequiométrica no se metaliza y esto se debe a que el BSO es un aislante con un gap electrónico muygrande.Una estrategia para lograr la metalización de la interfaz es reducir el gap electrónico del BSO a partir de laintroducción de vacancias de oxígeno [3]. Las simulaciones en presencia de vacancias de oxígeno sugieren laaparición de estados metálicos 2D para aquellas vacancias de oxígeno que resultaron energéticamente másestables. Se realizaron entonces nuevos cálculos introduciendo vacancias de oxígeno en la interfaz.En paralelo, se crecieron por ablación láser films delgados de BSO, ajustando las condiciones de depósito,en particular la presión de oxígeno para intentar controlar su gap electrónico. Los films obtenidos secaracterizaron estructural, morfológica, eléctrica y espectroscópicamente, con le objetivo de correlacionar elcontenido de oxígeno con las propiedades eléctricas y electrónicas del material en volumen, y determinar deesta manera el film óptimo a combinar en heteroestructuras con el BBO.REFERENCIAS1 V. Vildosola, F. Güler and A.M. Llois, Phys. Rev. Lett., 110, 206805, (2013)2 S. Di Napoli, C. Helman, A. M. Llois, and V. Vildosola, Phys. Rev., B 103, 174509, (2021)3 M. Kim, B. Lee, H. Ju, J. Y. Kim, J. Kim, and S. W. Lee. Adv. Mater., 31, 1903316, (2019)