Publication: Electrochemical effects in doping with ionic liquids: the case of cuprate superconductor YBa₂Cu₃O₇₋ₓ
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Publication Date
2018-05-21
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
The use of an electric field to modulate the charge density of a material in a controlled way is extensively used in metal oxide semiconductor MOS technology. It is also a promising technique to manipulate the properties of complex oxides to generate new devices with exciting functionalities for novel-generation electronics. Many correlated oxides exist in the vicinity of a metal to insulator transition and, as such, their rich phase diagrams are critically controlled by the charge density [1]. Gating experiments allowing its controlled modification have attracted much attention [2–8], and in recent years unprecedented changes in the carrier concentration of complex materials have been achieved by using Electric Double Layer (EDL) techniques that employ ionic liquids as gate dielectrics [9–11]. Superconductivity has been induced in otherwise band insulating materials such as SrTiO3 [12], ZrNCl [13], KTaO3 [14] or MoS2 [15] and the superconducting properties of several cuprates have been tuned to the insulating state [16–20]. These results have focused much attention on the EDL technique not only from an applied point of view but also for providing an opportunity to obtain fundamental knowledge about the phase diagrams...
La posibilidad de usar un campo eléctrico para modular la densidad de carga de un semiconductor de manera controlada es la base de la industria tecnológica actual. Más allá de estos materiales, los óxidos complejos prometen ser toda una familia fascinante para generar nuevos dispositivos debido a la posibilidad de controlar la densidad de carga a lo largo de sus ricos diagramas de fases. En particular, los óxidos complejos, basados en metales de transición, son extremadamente sensibles a la concentración de portadores, presentando distintas fases estables con fenómenos físicos tales como transiciones metal-aislante, magnetorresistencia colosal o superconductividad de alta temperatura [1, 277–280]. Diversos experimentos de dopado de estos óxidos complejos se han llevado a cabo desde hace tiempo [2–8], y en los últimos años, unos nuevos transistores llamados transistores de doble capa (EDLT) han conseguido cambios sin precedentes usando un líquido iónico como dieléctrico de puerta [9–11]. Estos nuevos transistores de doble capa han ampliado las fronteras de los experimentos de efecto campo en los sistemas de materia condensada, permitiendo inducir superconductividad en materiales aislantes tales como SrTiO3 [12], ZrNCl [13], KTaO3 [14] o en MoS2 [15]. Especialmente en cupratos, la aplicación de voltajes de puerta positivos a través del líquido iónico, se asoció a una disminución de los portadores de carga, en este caso huecos, permitiendo modificar sus propiedades superconductoras e inducir su estado aislante [16–20]. Estos resultados han conseguido que la comunidad científica centre su atención en la técnica del EDL, no solo desde un punto de vista funcional y aplicado sino también desde el punto de vista de la física fundamental por ser una oportunidad única para entender y estudiar los ricos diagramas de fase de estos materiales...
La posibilidad de usar un campo eléctrico para modular la densidad de carga de un semiconductor de manera controlada es la base de la industria tecnológica actual. Más allá de estos materiales, los óxidos complejos prometen ser toda una familia fascinante para generar nuevos dispositivos debido a la posibilidad de controlar la densidad de carga a lo largo de sus ricos diagramas de fases. En particular, los óxidos complejos, basados en metales de transición, son extremadamente sensibles a la concentración de portadores, presentando distintas fases estables con fenómenos físicos tales como transiciones metal-aislante, magnetorresistencia colosal o superconductividad de alta temperatura [1, 277–280]. Diversos experimentos de dopado de estos óxidos complejos se han llevado a cabo desde hace tiempo [2–8], y en los últimos años, unos nuevos transistores llamados transistores de doble capa (EDLT) han conseguido cambios sin precedentes usando un líquido iónico como dieléctrico de puerta [9–11]. Estos nuevos transistores de doble capa han ampliado las fronteras de los experimentos de efecto campo en los sistemas de materia condensada, permitiendo inducir superconductividad en materiales aislantes tales como SrTiO3 [12], ZrNCl [13], KTaO3 [14] o en MoS2 [15]. Especialmente en cupratos, la aplicación de voltajes de puerta positivos a través del líquido iónico, se asoció a una disminución de los portadores de carga, en este caso huecos, permitiendo modificar sus propiedades superconductoras e inducir su estado aislante [16–20]. Estos resultados han conseguido que la comunidad científica centre su atención en la técnica del EDL, no solo desde un punto de vista funcional y aplicado sino también desde el punto de vista de la física fundamental por ser una oportunidad única para entender y estudiar los ricos diagramas de fase de estos materiales...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, leída el 09/02/2017