Person:
Baba, Yuriko Caterina

First Name

Yuriko Caterina

Last Name

Baba

URI

https://hdl.handle.net/20.500.14352/85368

Affiliation

Universidad Complutense de Madrid

Faculty / Institute

Ciencias Físicas

Department

Física de Materiales

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Many-impurity scattering on the surface of a topological insulator
(Scientific reports, 2021) Hernando Grande, Antonio; Baba, Yuriko Caterina; Díaz García, Elena; Domínguez-Adame Acosta, Francisco
We theoretically address the impact of a random distribution of non-magnetic impurities on the electron states formed at the surface of a topological insulator. The interaction of electrons with the impurities is accounted for by a separable pseudo-potential method that allows us to obtain closed expressions for the density of states. Spectral properties of surface states are assessed by means of the Green's function averaged over disorder realisations. For comparison purposes, the configurationally averaged Green's function is calculated by means of two different self-consistent methods, namely the self-consistent Born approximation (SCBA) and the coherent potential approximation (CPA). The latter is often regarded as the best single-site theory for the study of the spectral properties of disordered systems. However, although a large number of works employ the SCBA for the analysis of many-impurity scattering on the surface of a topological insulator, CPA studies of the same problem are scarce in the literature. In this work, we find that the SCBA overestimates the impact of the random distribution of impurities on the spectral properties of surface states compared to the CPA predictions. The difference is more pronounced when increasing the magnitude of the disorder.
Project number: 158
Hacia una formación integral en el Programa de Doctorado en Física
(2023) Domínguez-Adame Acosta, Francisco; Méndez Martín, Bianchi; Nogales Díaz, Emilio; Hidalgo Alcalde, Pedro; Quereda Bernabeu, Jorge; Baba, Yuriko Caterina; Rodriguez Fernandez, Beatriz
El principal objetivo de la propuesta es promover nuevas vías de formación de doctorandos en aspectos para los cuales rara vez se incide en los diversos Programas de Doctorado. Los resultados esperados son (i) Mejora de la metodología de formación de doctorandos por parte de los profesores del Programa de Doctorado en Física, bajo el auspicio de la Comisión Académica del Programa, con énfasis en la difusión de sus resultados científicos. (ii) Establecimiento de las bases para organizar actividades formativas transversales similares y de interés para otros Programas de Doctorado del área de Ciencias Experimentales, bajo los auspicios de la Escuela de Doctorado de la Universidad Complutense.
Rashba coupling and spin switching through surface states of Dirac semimetals
(New journal of physics, 2021) Baba, Yuriko Caterina; Domínguez-Adame Acosta, Francisco; Platero, Gloria; Molina, Rafael A.
We study the effect of the Rashba spin-orbit coupling on the Fermi arcs of topological Dirac semimetals. The Rashba coupling is induced by breaking the inversion symmetry at the surface. Remarkably, this coupling could be enhanced by the interaction with the substrate and controlled by an external electric field. We study analytically and numerically the rotation of the spin of the surface states as a function of the electron's momentum and the coupling strength. Furthermore, a detailed analysis of the spin-dependent two-terminal conductance is presented in the clean limit and with the addition of a random distribution of impurities. Depending on the magnitude of the quadratic terms in the Hamiltonian, the spin-flip conductance may become dominant, thus showing the potential of the system for spintronic applications, since the effect is robust even in the presence of disorder.
Effect of external fields in high Chern number quantum anomalous Hall insulators
(Physical review B, 2022) Baba, Yuriko Caterina; Amado, Mario; Díez, Enrique; Domínguez-Adame Acosta, Francisco; Molina, Rafael A.
A quantum anomalous Hall state with a high Chern number has so far been realized in multilayer structures consisting of alternating magnetic and undoped topological insulator (TI) layers. However, in previous proposals, the Chern number can only be tuned by varying the doping concentration or the width of the magnetic TI layers. This drawback largely restricts the applications of dissipationless chiral edge currents in electronics since the number of conducting channels remains fixed. In this paper, we propose a way of varying the Chern number at will in these multilayered structures by means of an external electric field applied along the stacking direction. In the presence of an electric field in the stacking direction, the inverted bands of the unbiased structure coalesce and hybridize, generating new inverted bands and collapsing the previously inverted ones. In this way, the number of Chern states can be tuned externally in the sample, without the need for modifying the number and width of the layers or the doping level. We showed that this effect can be uncovered by the variation of the transverse conductance as a function of the electric field at constant injection energy at the Fermi level.
Project number: 207
Física de la Materia Condensada: de los contenidos docentes a su aplicación en tareas de investigación en el postgrado
(2020) Díaz García, Elena; Domínguez Adame Acosta, Francisco; Díaz Fernández, Álvaro; Baba, Yuriko Caterina
La Física de la Materia Condensada trata del estudio de aquellos fenómenos que surgen de la consideración de un elevado número de partículas en interacción. Comprende, por tanto, el estudio de la materia que nos rodea, dando lugar al descubrimiento de fenómenos que han tenido un impacto sin precedentes en nuestra sociedad actual. De hecho, un elevado número de premios Nobel de Física se han otorgado a estudios relacionados con esta materia. El caso quizá más conocido por todos es el transistor, que es la base de toda la tecnología actual, por el que se concedió el premio Nobel de Física en 1956 a Shockley, Bardeen y Brattain. Más recientemente, el descubrimiento del grafeno, por el cual se concedió el Nobel de Física en 2010 a Geim y Novoselov, ha supuesto una revolución mundial por sus propiedades físicas que hoy en día se siguen investigando por su potencial en aplicaciones. Además, el fenómeno de emergencia en la Física de la Materia Condensada da lugar a la formación de fases exóticas de la materia, más allá de los sólidos y los líquidos convencionales, como por ejemplo son los superconductores y las fases topológicas de la materia. En consecuencia, existen inversiones millonarias a nivel europeo y mundial que buscan acelerar la investigación en nuevos materiales y así alcanzar en un futuro próximo todas aquellas aplicaciones novedosas que se esperan, como por ejemplo la tan ansiada computación cuántica. En la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Complutense, el número de asignaturas dedicadas al estudio de la Física de la Materia Condensada en el Grado y el Máster es limitado a una única asignatura por etapa. Con tan poco volumen de asignaturas es imposible encontrar ocasión para presentar a los alumnos los últimos avances en el campo o, incluso, describir con detalle aquellos fenómenos cuya relevancia en la Física actual es de capital importancia. En este Proyecto INNOVA-Docencia hemos pretendido complementar la oferta de contenidos relacionados con Física de la Materia Condensada del Grado en Física organizando una serie de seminarios englobados en las Jornadas Últimos Avances en Física de la Materia Condensada. Estas Jornadas tienen un doble objetivo docente. Por una parte, pretenden que nuestros alumnos se familiaricen con los temas de investigación más recientes y punteros del área. Por otra parte, también buscan promover que muchos más alumnos y alumnas decidan iniciar una carrera investigadora en esta área.
Impact of electron-electron interactions on the thermoelectric efficiency of graphene quantum point contacts
(Physical review B, 2022) Sánchez Ramírez, Irián; Baba, Yuriko Caterina; Chico Gómez, Leonor; Domínguez-Adame Acosta, Francisco
Thermoelectric materials enable us to harness dissipated energy and make electronic devices less energydemanding. Heat-to-electricity conversion requires materials with a strongly suppressed thermal conductivity but still high electronic conduction. This goal is largely achieved with the help of nanostructured materials, even if the bulk counterpart is not highly efficient. In this work, we investigate how thermoelectric efficiency is enhanced by many-body effects in graphene nanoribbons at low temperature. To this end, starting from the Kane-Mele-Hubbard model within a mean-field approximation, we carry out an extensive numerical study of the impact of electron-electron interactions on the thermoelectric efficiency of graphene nanoribbons with armchair or zigzag edges. We consider two different regimes, namely trivial and topological insulators. We find that electron-electron interactions are crucial for the appearance of interference phenomena that give rise to an enhancement of the thermoelectric efficiency of the nanoribbons. Lastly, we also propose an experimental setup that would help to test the validity of our conclusions.
Correction: persistence of symmetry-protected Dirac points at the surface of the topological crystalline insulator SnTe upon impurity doping
(Nanoscale, 2023) Arroyo Gascón, Olga; Baba, Yuriko Caterina; Cerdá, Jorge I.; Abril, Óscar de; Martínez Casado, Ruth; Domínguez-Adame Acosta, Francisco; Chico Gómez, Leonor
Project number: 140
Propuesta de una nueva metodología para la enseñanza de la física de la materia condensada: clase semipresencial con formato de taller
(2022) Domínguez-Adame Acosta, Francisco; Díaz García, Elena; Chico Gómez, Leonor; Relaño Pérez, Armando; Díaz Fernández, Álvaro; Molina Fernández, Rafael Alejandro; Baba, Yuriko Caterina; López Corps, Ángel
En este Proyecto INNOVA-Docencia hemos pretendido superar estas limitaciones académicas de las asignaturas tradicionales de grado y máster. Para ello, se ha llevado a cabo la implementación, el desarrollo y el análisis de resultados de la clase semipresencial con formato de taller, particularizada a la docencia de la FMC. Partimos del convencimiento de que este estudio es necesario incluso en el futuro, cuando la crisis sanitaria se haya superado. La UCM está haciendo ya un esfuerzo considerable para ofrecer cursos virtuales o que requieran poca presencialidad.