Biblioteca CICESE

31267

H'Mok, H'Linh (tesista)

Raymond Herrera Oscar (Director de tesis)
Ribas Ariño Jordi (miembro del comité)
Mestres Vila Lourdes (miembro del comité)
Moreno Armenta María Guadalupe (miembro del comité)
Siqueiros Beltrones Jesús María (miembro del comité)

Las propiedades multiferroicas del compuesto BiFeO3 (BFO) han recibido gran atención durante décadas. Hasta la fecha, existen muchos estudios teóricos y experimentales detallados sobre la coexistencia en el BFO del ordenamiento ferroeléctrico (FE) que muestra una alta polarización espontánea con un ordenamiento antiferromagnético (AFM) que, bajo ciertas circunstancias, puede aparecer como ferromagnetismo (FM) débil. Sin embargo, en la literatura se encuentran pocos reportes sobre ordenamientos FM en el BFO los cuales se refieren a fenómenos en la interfaz de heteroestructuras y, aparentemente, ninguno sobre el BFO en bulto y/o película delgada con ordenamiento FM. Recientemente, se ha reportado un nuevo estado FM que coexiste con un ordenamiento FE a temperatura ambiente en películas delgadas de BFO (de grosor ≤ 50 nm) depositadas sobre substratos de La2/3Sr1/3MnO3/SiO2/Si(100) usando la técnica de erosión iónica (Ramirez-Camacho et al., 2017). Siguiendo este trabajo, estudiamos por primeros principios, las propiedades multiferroicas tanto en las partes como en el todo de heteroestructuras de BiFeO3/La2/3Sr1/3MnO3 (BFO/LSMO) enfocados en la explicación de las propiedades ferromagnéticas y ferroeléctricas observadas. Para este fin, usamos diferentes celdas de construcción: una celda romboédrica de 40 átomos con simetría R3c para el BiFeO3 , mientras para el LSMO se empleó una celda de 120 átomos con simetría  conteniendo el número de iones de La3+ y Sr2+  requeridos por la estequiometría. En cada caso se estudian las propiedades estructurales, el enlace químico y la estructura electrónica, empleando el formalismo de la teoría del funcional de la densidad (DFT) conjuntamente con el potencial de Hubbard (U) y el uso de una combinación de diferentes representaciones como la densidad de estados, la estructura de bandas, la densidad electrónica, la función de localización de electrones y los orbitales moleculares. La polarización espontánea Ps se calculó usando la teoría moderna de la polarización. El trabajo de tesis demuestra que es posible el ordenamiento FM estable en el BFO coexistiendo con el ordenamiento FE, como consecuencia de un pequeño aumento de las distorsiones romboédricas, fuertemente asociado a un mayor grado de covalencia de los orbitales eg de espín-arriba con los orbitales O-2p en los enlaces Fe-O. Con ello, el ordenamiento FM se establece mediante interacciones de intercambio indirecto como de super-intercambio y/o doble intercambio, las cuales son mediadas por los iones de oxígeno ubicados entre los iones de Fe. Los valores calculados de Ps son muy similares independientemente del orden magnético (AFM tipo G o FM), en buena correspondencia con los reportes experimentales. Para el LSMO se demuestra que la disposición ferromagnética del LSMO con los iones La3+ y Sr2+ distribuidos aleatoriamente es más estable que aquellos con una ocupación ordenada en el sitio A. Con la configuración aleatoria se favorece el mecanismo de doble-intercambio que se ve reforzado por el alto grado de covalencia en los enlaces Mn-O cerca del nivel de Fermi entre los orbitales espín-arriba Mn-eg con los orbitales O-2p. Por último, se logró la simulación de las heteroestructuras BFO/LSMO con ordenamientos AFM y FM de la película de BFO. Para el caso FM se describe una asimetría de la distribución de los estados del tipo medio-metal sin la definición de un bandgap que describa el carácter FE, lo cual puede ser debido a que la simulación solo contempla unas pocas capas de BFO y con ello se impone la fuerte interacción en la interfaz con la superficie del LSMO. 

Tesis para obtener el grado de Doctor en Ciencias en Física de Materiales

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California

2019

xiv, 99 hojas : ilustraciones ; 28 cm.

Raymond Herrera Oscar; Ribas Ariño Jordi; Mestres Vila Lourdes; Moreno Armenta María Guadalupe; Siqueiros Beltrones Jesús María

Heteroestructuras
Ferromagnetismo
Ferroelectricidad
Heterostructures
Ferromagnetism
Ferroelectricity

Miembros del Comité: Raymond Herrera Oscar; Ribas Ariño Jordi; Mestres Vila Lourdes; Moreno Armenta María Guadalupe; Siqueiros Beltrones Jesús María
Incluye anexos y referencias bibliográficas

Número de inventario	Volumen	Biblioteca	Ubicación	Estado	Nota
31267	--	CICESE	Colección de tesis	Disponible

H'Mok, H. 2019.Estudio teórico sobre las propiedades multiferroicas en heteroestructuras de BiFeO3/La2/3Sr1/3MnO3 por primeros principios. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. xiv, 99 hojas.