Estudio de la termodinámica en sistemas medio-metálicos y de transporte en sólidos de baja dimensión

Abstract

In 1998, Kobayashi et al. found that the ferromagnetic half-metallic compound Sr2FeMoO6, which has double perovskite structure, shows a high Curie temperature (TC 415K) and a substantial giant magnetoresistance at low magnetic field intensities (H < 1T). In this work, we consider an electronic model based in tight-binding Hamiltonian and the Hubbard model. In order to obtain the thermodynamic properties, we have used the Green's functions theory and the renormalized perturbation expansion technique. In particular, we have calculated the density of states (DOS) and the TC both for ordered system Sr2FeMO6 and for La-doped system Sr2-yLayFeMoO6. In our results, we obtained the density of states for different values of the magnetization and we analyzed the half-metallic character. On the other hand, we have found that TC rises considerably as band filling increases due to La-doping. On other hand, recently, silicene, another like-graphene material, has theoretically demonstrated outstanding electronic properties for possible applications in spintronics. Silicene is a semincoductor with a band-gap of 1.55 meV, which exhibits an intense spin-orbit coupling (SOC) of 3.9 meV, ideal for the manipulation of valley and spin of carriers. In this work, we explore this possibility in silicene by reducing its dimensionality through the so-called gated silicene superlattices. The transmission and conductance were obtained by the transfer matrix method and the Landauer-Büttiker formalism, respectively. Additionally, we have analyzed the thermoelectric effects through the calculation of the Seebeck coefficient and the power factor using the Cutler-Mott formula. In our results, we find that the Seebeck coefficient and the power factor reach values two and three orders of magnitude higher than those found in gated graphene superlattices.

En 1998, Kobayashi y sus colaboradores descubrieron que el compuesto ferromagnético con estructura de doble perovskita Sr2FeMoO6 posee una alta temperatura de Curie (TC) de aproximadamente 415 K, y que además exhibe magneto resistencia colosal a campos magnéticos de baja intensidad (H < 1T). En este trabajo, proponemos un modelo electrónico basado en el hamiltoniano de tigth-binding y el modelo de Hubbard para incluir la correlación electrónica. Las propiedades termodinámicas del compuesto se obtuvieron utilizando la teoría de las funciones de Green y la expansión de perturbaciones renormalizadas. En particular, calculamos la densidad de estados (DOS) y la TC para el sistema ordenado Sr2FeMO6 y para el sistema dopado con Lantano Sr2-yLayFeMoO6. En nuestros resultados obtuvimos la DOS y analizamos la evolución del carácter medio-metálico dependiendo del grado de magnetización. Además, observamos que la TC incrementa su valor a través del dopaje con La. Por otro lado, el siliceno es un material bidimensional con estructura hexagonal corrugada que ha mostrado teóricamente propiedades electrónicas excepcionales para aplicaciones en espintrónica. El siliceno es un semiconductor con gap de 1.55 meV que exhibe un intenso acoplamiento espín-órbita (SOC) de 3.9 meV, ideal para la manipulación del valle y el espín de los portadores. En este trabajo, investigamos teóricamente las propiedades del transporte balístico y el efecto termoeléctrico en una superred periódica de potenciales electrostáticos aplicada a una capa de siliceno. La transmisión y la conductancia fueron calculadas usando el método de la matriz de transferencia y el formalismo de Landauer-Büttiker, respectivamente. Adicionalmente, hemos analizado el efecto termoeléctrico mediante el cálculo del coeficiente de Seebeck y el factor de potencia usando la fórmula de Cutler-Mott. Los resultados muestran que los máximos valores del coeficiente de Seebeck y del factor de potencia superan en dos y tres órdenes de magnitud los reportados en superredes de grafeno.