Nueva determinación experimental y de primeros principios del tensor GCE en el semiconductor -Al2O3(Ta) (Zafiro): Estudio de propiedades estructurales y electrónicas

G. N. DARRIBA; E. L. MUÑOZ; L. A. ERRICO; M. RENTERÍA; P. D. EVERSHEIM

Merlo, San Luis, Argentina

Congreso; 91 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2006

Asociación Física Argentina

El semiconductor a-Al2O3 presenta una gran variedad de aplicaciones tecnológicas por sus propiedades mecánicas, ópticas y térmicas. Es uno de los óxidos universales utilizados como substratos en catalizadores, en cristales detectores de radiación y recientemente, en los interesantes materiales DMS, entre otras. En este trabajo presentamos experimentos PAC en monocristales de a-Al2O3 implantados con iones 181Hf (que decae a 181Ta). En un primer experimento pudimos asignar solo una de las dos interacciones presentes a sondas Ta sustitucionales en sitios de catión, por lo que fue necesario realizar un segundo experimento tratando de que los annealings no dañaran la muestra en forma irreversible. En el segundo experimento se observaron dos interacciones asignadas a impurezas localizadas en sitios de catión, libre de defectos para una de ellas, y con un daño remanente lejano para la otra. Los experimentos fueron contrastados con cálculos ab initio en el marco de la DFT, y con predicciones PCM. Los cálculos ab initio fueron realizados con el método FP-LAPW (utilizando el código WIEN2K) con una dilución de impureza de 1:12, mejorando la previamente reportada (1:4) [M. Rentería et al, Phys. Stat. Sol. 242, 1928 (2005)]. Por otro lado, los cálculos PCM fueron realizados con la estructura sin relajar y con las posiciones de equilibrio (relajadas) que arrojaron los cálculos FP-LAPW. En ambos experimentos la magnitud, dirección y simetría del GCE (perteneciente a las interacciones asignadas a sondas sustitucionales en sitios de catión) están en acuerdo con las predicciones FP-LAPW. Este abordaje teórico-experimental permitió determinar las relajaciones estructurales producidas por la inclusión de la impureza en la red huésped, como así también, el estado de carga del nivel de impureza en la banda prohibida del sistema bajo estudio. La impureza introduce un nivel doble donor en el gap del semiconductor, el cual no se encuentra ionizado a temperatura ambiente.