Propriétés électroniques d'oxydes de métaux de transition

par Petr Cásek

Thèse de doctorat en Physique des solides

Sous la direction de Claudine Noguera et de Josef Humlíček.

Soutenue en 2004

à Paris 11 en cotutelle avec Masaryk University Brno , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Couches minces
• Interfaces oxyde-oxyde
• Réponse optique
• Supraconducteurs à haute température critique
• Fluctuations de spin

Résumé

Dans cette thèse nous présentons nos résultats théoriques sur deux types d'oxydes formés à partir d'éléments de métaux de transition. La première partie contient nos études des propriétés électroniques et de la structure cristalline de l'interface entre deux oxydes isolants [des films minces de titanate de strontium sur un substrat de MgO(001)]. Nos résultats montrent que seulement l'interface TiO2/MgO est stable et que la plupart des caractéristiques de vrai interface SrTiO3(001)/MgO(001) est reproduit déjà pour deux couches adsorbées (par exemple, zéro offset des bandes de valence, les distortions structurales, le transfert de charge, etc. ). On montre que l'énergie de formation d'une lacune d'oxygènes à l'interface est principalement déterminée par sa valeur sur la surface propre. La deuxième partie est consacrés à l'étude de la réponse optique de supraconducteurs à haute température critique. On a utilisé un hamiltonian à N corps et la théorie de perturbation à température finie. Nous explorons l'origine de l'accroissement de la conductivité observé (pour le dopage optimal de YBa2Cu3O(7-[delta])) près de 350 cm^(-1). On discute aussi la position et la forme des structures de la fonction spectrale effective W(w).

Titre traduit

Electronic structure of transition metal oxides

Résumé

In this work we report results of our theoretical studies of the electronic properties of two different types of transition metal oxides. In the first part, we concentrate on the structural and electronic properties of SrTiO3 overlayers on MgO(001) using density functional theory (DFT) within the local density approximation (LDA). In particular, we show that only the TiO2/MgO contact is thermodynamically stable, and that many characteristics of the true SrTiO3(001)/MgO(001) interface are recovered already when a SrTiO3 bilayer is adsorbed (e. G. , vanishing valence band offset, structural distortions, charge transfer, etc. ). Considering an oxygen vacancy at the interface, we show that its formation energy is basically determined by the one of the corresponding clean surface. In the second part, we focus on the optical response of the high-Tc cuprate superconductors. We use a simple many-body hamiltonian and the finite temperature perturbation theory to calculate the real part of the conductivity. In particular, we explore the origin of the onset located for optimum doped Yba2CU3O(7-[delta]) around ~ 350 cm^(-1). We also discuss the position and the shape of the peak in the effective spectral function W(w).