As2Te3-ren isolatzaile topologikorako presiopeko trantsizioaren ab-initio azterketa

Abstract

Materia kondentsatuko sikan erronka nagusietako bat naturako materialen izaera eza- gutu eta ezaugarritzea da. Orain dela urte batzuk arte ezagutzen genituen material guztiak, eroale, erdieroale edo isolatzaileak ziren, materialeko balentzia elektroien izae- raren arabera. Azken urteotan sikako arlo honetan burututako lanek eman dute bere fruitua, materiaren egoera berri bat aurkitu baita naturan: isolatzaile topologikoa. Isolatzaile topologikoak material isolatzaileak dira baina ertza eroalea dute. Egoera eroale hauek dira material berri honen berezkotasuna. Egoerok sistemaren topologia dela eta existitzen dira eta sistemaren simetriaren bidez babestuta daudenez, deusez- taezinak dira. Hall isolatzaile kuantikoa izan zen isolatzaile topologikoen gaia teorikoki garatzen hasteko inspirazio iturria eta esperimentalki beranduago aurkitu ziren. Lan ugari egiten ari da materiaren egoera berri honen teoria osatu eta era honetako material berriak aurkitzeko. Gaur egun isolatzaile topologiko ezagunenetarikoak kalogenuro fami- liakoak dira. Talde honetakoa da 2008.urtean estrainekoz aurkitu zen hiru dimentsiotako isolatzaile topologikoa: Bi1-xSbx. Beranduago talde honetako Bi2Te3, Bi2Se3 eta Sb2Te3 isolatzaile topologiko direla ere frogatu da. Aipaturiko konposatu guzti hauek R3m talde espazialari dagokion egitura aurkezten dute baldintza normaletan. Sb2Se3 konposatuak bestalde, R3m egitura presiopean erakusten du eta presiopean soilik, iso- latzaile topologikoa dela frogatu da. Lan honetan gure alea gehitzeko, isolatzaile topologikoa izan daitekeen hautagai bat pro- posatu dugu: As2Te3. Konposatu honek bi egitura hartzen ditu eta hoietako bat R3m egitura da, printzipioz presiopean dagoenean erakusten duena. Gure helburua beraz, As2Te3 presiopean isolatzaile topologikoa izan daitekeen aztertzea izan da. Horretarako, material honen egitura elektronikoa ezaugarritu eta aztertu da presiopean teorikoki. Gradu amaierako lan hau lau atal nagusitan banatzen da. Aurreneko bi ataletan, lan hau garatzeko beharrezkoak izan diren kontzeptu teorikoak jaso dira. Isolatzaile topologikoak landu dira lehendabizi, gaiaren oinarrizko ikuspuntu bat planteatu delarik eta bigarren atalean, burutu diren ab-initio kalkulu teorikoen oinarria azaldu da. Hirugarren atalean, lorturiko kalkulo teorikoen emaitzak aurkeztu, aztertu eta interpretatu dira. Laugarren eta azken atalean, lan honetatik ateratako ondorioak bildu eta aurrerago eman ahal izango diren hurrengo pausuak proposatu dira.