Atomic scale quantization and charging effects in topological semimetals

• Autores: Raquel Sánchez Barquilla
• Directores de la Tesis: Isabel Guillamón Gómez (dir. tes.), Hermann Suderow (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 180
• Títulos paralelos:
  • Cuantización a escala atómica y efectos de carga en semimetales topológicos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • En los últimos años se han dedicado grandes esfuerzos a estudiar y comprender la estructura de bandas de los materiales, especialmente cerca del nivel de Fermi. Muchos descubrimientos recientes en física de la materia condensada se basan, precisamente, en la conexión entre la estructura electrónica y la topología. Algunos materiales presentan propiedades novedosas y estados superficiales topológicamente protegidos que pueden estudiarse mediante técnicas como la microscopía de efecto en túnel (STM por sus siglas en inglés). Mediante STM, se pueden estudiar tanto los estados de volumen como los de superficie bajo distintas condiciones, como son la temperatura o el campo magnético. Su alta resolución espacial y en energía convierten a esta técnica en una candidata ideal para estudiar estos materiales. En la presente tesis, primero he estudiado la estructura de bandas del semimetal de Weyl WTe2. Utilizando la cuantización de Landau de las bandas bajo la influencia de un campo magnético, podemos obtener información sobre la estructura de bandas del volumen y de los estados superficiales. Además, he estudiado la cuantización de Landau a escala atómica en este material, encontrando evidencias de dos estados superficiales relacionados con los puntos de Weyl en la estructura de bandas en el volumen, y una modificación de la secuencia de los niveles de Landau. A continuación, he abordado la influencia del campo magnético en el semimetal de Weyl magnético Co3Sn2S2. Co3Sn2S2 es un material ferromagnético en el que las bandas cerca del nivel de Fermi están polarizadas en espín, incluyendo una banda plana formada por la disposición de los átomos de Co en forma de una red kagome. Me he centrado en el estudio de la influencia de la red kagome en las cadenas atómicas de la superficie, donde se observan estados de borde. Estos estados están relacionados con una acumulación de densidad electrónica en los extremos de las cadenas atómicas, debido a una diferencia considerable en las energías de los átomos de los bordes con respecto a los átomos en el interior de las cadenas. Esta diferencia se debe a la localización electrónica dentro de los hexágonos en la red kagome. Resumen xvi También he estudiado el material topológico antiferromagnético EuCd2As2. Los defectos en este material aparecen significativamente extendidos cuando se estudian mediante STM, lo que refleja una reducción significativa del apantallamiento en la superficie. Hemos medido la cuantización de los estados en los defectos. Cuando se aplica el campo magnético, la cuantización Landau aumenta el número de niveles. Por último, he estudiado el superconductor de hierro FeSe. He estudiado la estructura de bandas del material y hemos encontrado un estado localizado por encima del nivel de Fermi en los defectos. Este estado refleja un cambio en la estructura de bandas en dichos puntos. Hemos encontrado una señal en forma de anillo entre los defectos debido a la presencia del estado localizado y a la influencia de la punta. Esto es consecuencia de la ausencia de apantallamiento debido a que las propiedades electrónicas dependen fuertemente del carácter orbital de las bandas