Dissertação de Mestrado #678 – Vitor Assunção Moreira Lima – 09/06/2022

Nesta dissertação investigamos teoricamente as propriedades estruturais, magnéticas e eletrônicas de heteroestruturas YBa2Cu3O7−δ (YBCO)/La1−xSrxMnO3 (LSMO). Foram construídos dois tipos de heteroestrutura, compostas pelas duas possíveis terminações estequiométricas do YBCO na interface: (i) nos planos CuO2 e (ii) nas cadeias CuO. Através de cálculos DFT e DFT+U, observamos que a metodologia DFT é mais adequado para a descrição do YBCO bulk, ao descrever corretamente a fase não magnética e a estrutura de bandas do material. O LSMO bulk é melhor descrito pela técnica DFT+U, que reproduz corretamente os momentos magnéticos nos manganeses próximos ao lantânio e o comportamento half-metal.

A presença do LSMO na interface, juntamente com o strain epitaxial gerado pelo STO (substrato), diminui a distância entre os planos CuO2 em ≈ 0.4Å e aumenta a distância entre o cobre do plano e o oxigênio logo acima na estrutura (apical) em ≈ 0.3Å na interface mais realista construída. Essas grandezas são relevantes para a supercondutividade, pois influenciam nos hoppings e na repulsão coulombiana no material, parâmetros que no modelo p − d são os únicos cuja alteração afeta os valores de temperatura crítica nos cupratos.

Observamos uma indução de momentos magnéticos nos cobres do YBCO de 0.05μB na interface mais realista terminada em plano, em concordância com o observado para experimentos de absorção de raio-X (0.06μB por cobre). A magnetização observada nos cobres é gerada por uma transferência de ≈ 0.1 elétrons do LSMO para o cobre, que decai ao se afastar da interface, indicando um comportamento mais próximo ao bulk para as camadas mais internas. Além da transferência de carga ocorre uma redução na densidade de estados projetadas nos cobres próximo à energia de Fermi, que também decai ao se afastar da interface e pode estar conectada ao observado na fase supercondutora experimentalmente.