Growth and characterization by scanning tunneling microscopy of transition metal ditellurides

Resumen

En esta tesis se exponen las propiedades estructurales y electrónicas de tres compuestos pertenecientes a la familia de los diteluros de metales de transición, estudiados mediante técnicas de física de superficies, principalmente microscopía y espectroscopía de efecto túnel. En primer lugar, se ha estudiado el crecimiento epitaxial por haces moleculares de MoTe2 sobre grafeno en la superficie (111) de un cristal de iridio atendiendo a los parámetros clave de dicho crecimiento, su ordenación y la calidad del sistema resultante, en el cual están presentes las dos fases termodinámicamente estables, 1H y 1T’, del MoTe2. Además, en crecimientos en déficit de Te se han encontrado otras estructuras con diferente estequiometría como hilos unidimensionales de Mo6Te6 y la estructura 1vH-Mo5Te8. Posteriormente, estos sistemas se han caracterizado desde una perspectiva topográfica, haciendo uso de las capacidades de la microscopía de efecto túnel. El desacoplo del sustrato metálico proporcionado por el grafeno también ha permitido estudiar la estructura electrónica de las diferentes fases. Así, se ha demostrado que la fase 1H-MoTe2 es un semiconductor, en el que se han investigado los efectos de defectos puntuales y unidimensionales, además de deformación de bandas cerca de interfases. Por otra parte, se ha confirmado que la fase 1T’-MoTe2 es un semimetal en la que se ha medido un estrecho gap alrededor del nivel de Fermi, mientras que la estructura 1vH-Mo5Te8 presenta un comportamiento metálico. En segundo lugar, la superficie de un cristal de 1T-PtTe2 se ha investigado mediante microscopía de efecto túnel y difracción de átomos de helio, encontrando una corrugación diferente de su superficie a lo largo de dos de sus direcciones de alta simetría, al igual que un coeficiente de expansión térmica paralelo al plano despreciable. También se han clasificado y analizado estadísticamente los defectos intrínsecos de la superficie del cristal, permitiendo establecer una relación con su origen estructural. Respecto a la estructura electrónica del 1T-PtTe2, las características principales asociadas a la presencia de un cono de Dirac y estados superficiales topológicos se han identificado mediante espectroscopía de efecto túnel y el parámetro de la intensidad del acoplamiento electrón-fonón l se ha derivado a través de experimentos de difracción de átomos de helio a distintas temperaturas. Y en tercer lugar, se detalla un estudio combinado de microscopía de efecto túnel y difracción de átomos de helio sobre la superficie de un cristal de 1T-PdTe2. Su estructura cristalina y sus propiedades superconductoras han sido descritas, en las que se han determinado la anchura del gap superconductor y la temperatura y campo magnético críticos. De hecho, estos valores han permitido determinar que el 1TPdTe2 es un superconductor con un acoplo medio. La intensidad del acoplamiento electrón fonón se ha extraído gracias a experimentos de difracción de átomos de helio en función de la temperatura y se ha comparado con el mismo parámetro obtenido en el 1T-PtTe2. Este parámetro también se ha usado para derivar la temperatura crítica y para explicar el origen del mencionado estado superconductor. En resumen, esta tesis contribuye a aumentar el conocimiento general de los dicalcogenuros de metales de transición, especialmente aquel que concierne a las propiedades superficiales, con el objetivo de proporcionar el conocimiento básico necesario para futuras investigaciones o aplicaciones.