Dopado electrostático en sistemas fuertemente correlacionados (Electrostatic doping in strongly correlated systems)

Abstract

Las interacciones electrostáticas entre los electrones en los sistemas fuertemente correlacionados generan fases estables que son altamente influenciadas por la concentración de portadores. El efecto campo permite el control y el cambio reversible de la concentración de portadores sin alterar el desorden, lo que lo convierte en una herramienta muy adecuada para investigar la física de estos sistemas. En este trabajo se presenta un experimento de efecto campo llevado a cabo usando un transistor de doble capa (EDLT) para dopar electrostáticamente una lámina delgada, de 3 celdas unidad, del superconductor de alta temperatura YBa_2Cu_3O_7-x (YBCO). Para ello, hemos crecido películas de YBCO ultradelgadas sobre SrTiO_3 (STO) y diseñado el dispositivo, el cual está definido mediante alúmina amorfa crecida utilizando máscaras mecánicas. Las propiedades de transporte (resistencia frente a la temperatura) muestran una transición superconductor aislante a altos niveles de dopado, que demuestra la capacidad de los EDLT de controlar la concentración de portadores en un amplio margen. [ABSTRACT] In strongly correlated electron systems, electrostatic interactions give rise to a complex equilibrium between phases which is delicately influenced by the carrier concentration. Field effect experiments allow the control and the reversible change of the carrier concentration without introducing disorder and constitute, thus, a very adequate tool to investigate the physics of these systems. In this project we describe a field effect experiment carried out using a double-layer transistor (EDLT) to electrostatically dope a thin film, 3- unit cell thick, of the high temperature superconductor YBa_2Cu_3O_7-x (YBCO). To this end, we have grown ultrathin YBCO films on SrTiO_3 (STO) and patterned the device using an amorphous alumina template previously deposited using mechanical masks. Transport properties (resistance versus temperature) show a superconductor insulator transition at high doping levels, which evidences the ability of the EDLT to control carrier concentration over a wide range.