Estudio Experimental y de Primeros Principios de Propiedades Estructurales y Electrónicas en Oxidos Semiconductores Dopados: Ta en Al2O3 (Zafiro)

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

La Plata, Argentina.

Congreso; 90º reunión de la Asociación de Física Argentina; 2005

Recientemente, cálculos de primeros principios basados en la Teoría de la Funcional Densidad (DFT) han sido aplicados con éxito al estudio de óxidos semiconductores dopados con impurezas metálicas diluidas, magnéticas y no magnéticas. La caracterización experimental del tensor GCE, al ser ésta una magnitud fuertemente dependiente de la densidad electrónica de carga, permite chequear las aproximaciones realizadas en el marco de la DFT y determinar interesantes propiedades estructurales y electrónicas de estos sistemas [PRB 67, 144104 (2003)]. Presentamos aquí resultados de experimentos PAC en monocristales de a-Al2O3 implantados con iones 181Hf, donde magnitud, asimetría y orientación del GCE fueron determinadas midiendo las curvas de rotación de spin en función de la orientación del monocristal (para dos configuraciones diferentes) con respecto al sistema del laboratorio. Los experimentos se realizaron en función de la temperatura y de diversos tratamientos térmicos, con el fin de determinar, entre las dos interacciones presentes, la interacción hiperfina correspondiente a impurezas Ta localizadas en sitios de catión libre de defectos. Cálculos de estructura electrónica y del GCE en el sistema Al2O3:Ta (dilución 1:12) fueron realizados en forma autoconsistente con la mplementación Wien2k del método FP-LAPW, para celda neutra y cargada. La densidad de estados mostró la aparición de un estado donor profundo (carácter Ta 5-d) y de relajaciones estructurales de los oxígenos primeros vecinos de la impureza y su desplazamiento en la dirección [001]. Del excelente acuerdo entre teoría y experimento pudo determinarse el estado no ionizado de la impureza en un amplio rango de temperatura.