Layered transition metal oxides: magnetic properties and excitations

Abstract

Esta tesis tiene como objetivo el estudio de las propiedades magnéticas y ópticas de diversos materiales semiconductores. Siguiendo esta temática, el análisis se ha dividido en dos partes: (i) estudio de las propiedades magnéticas de los óxidos semiconductores compuestos por capas, y (ii) cálculo de las energías de unión de los excitones en sólidos semiconductores y aislantes. En la primera parte,analizamos las propiedades magnéticas de los óxidos compuestos por capas. Estudiamos primero el magnetismo del mineral ilmenita CoTiO3, que presenta una anisotropía magnética fuera del plano, un hecho que parece contradecir los experimentos, pero que encontramos que se puede explicar estudiando el doping del compuesto. Después, extendemos el análisis del titanato de cobalto a toda la familia deilmenenos bidimensionales exfoliados de sus respectivas ilmenitas, TMTiO3 (donde TM = V, Cr, Mn, Fe,Co, Ni, Cu, Zn). En la segunda parte de la tesis estudiamos en las propiedades ópticas de los semiconductores. En concreto, el cálculo de las energías de enlace de los excitones, utilizando la teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo (Time-Dependent Density Functional Theory,TDDFT, en inglés). Analizamos el efecto del término singular de la interacción Coulombiana en las energías de ligadura de excitones, y proponemos un nuevo kernel basado en regularizar dicho término.