Estudio bajo condiciones extremas desde primeros principios: óxidos conductores transparentes, compuestos ab2x4 y semiconductores topológicos

Abstract

En esta memoria se ha realizado el estudio con la presión de tres tipos de compuestos de gran interés tecnológico, mediante simulaciones ab initio dentro del marco de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT).

Por una parte, se han estudiado los compuestos con estructura delafosita del tipo CuMO2 con M = Al, Ga, In. Estos compuestos presentan la particularidad de ser transparentes en el visible y presentar una buena conductividad. Se han determinado sus parámetros estructurales a presión cero y su evolución con la presión. De la misma forma, se ha llevado a cabo un estudio de sus propiedades ópticas, mecánicas y vibracionales buscando posibles indicios de inestabilidades estructurales.

El segundo tipo de compuestos que hemos analizados son las adamantinas con estructura calcopirita defectuosa AGa2X4, con A = Hg, Cd y X = S, Se. Estos compuestos son interesantes debido a presentar una óptica no lineal, así como ser cruciales para entender los procesos que ocurren en transiciones de fase orden-desorden. Hemos simulado sus propiedades tanto a presión cero como con la presión, en búsqueda de parámetros o comportamientos que nos ayuden a entender los procesos que se producen en estos compuestos.

Por último, hemos estudiado los compuestos binarios A2X3, con A = Bi, Sb y X = Te, Se, que forman parte de una nueva gama de materiales denominados aislantes topológicos: materiales que son aislantes en el volumen pero que presentan conductividad en su superficie. Además, estos compuestos se pueden exfoliar como el grafeno presentando una alta conductividad eléctrica y una baja conductividad térmica. Hemos determinado las transiciones de fase que experimentan con la presión, así como la transición topológica electrónica que experimentan.