Cálculo y comparación de la estructura electrónica de los superconductores de alta temperatura crítica, YBa2Cu3O7 e YBa2Cu4O8

Abstract

La superconductividad es el fenómeno que se da en algunos materiales metálicos y cerámicos. Se caracteriza por tener resistencia cero y ser diamagnéticos puros, presentándose a temperaturas menores a la temperatura critica. Existen dos tendencias principales para el estudio de los superconductores, teoría BCS y el método de ondas de espin. La razón del presente trabajo es analizar los cerámicos YBa2Cu3O7 (Y123) y YBa2Cu4O8 (Y124) en el estado fundamental (T igual a 0), paramagnético con el programa TB-LMTO-ASA y en forma complementaria, el programa “Augmented Spherical Wave” (ASW). Específicamente, se presentan cálculos de las bandas de energía, densidad de estados, densidad de carga total y parcial, la función de localización electrónica y la energía total. Adicionalmente se ha calculado la transferencia de carga entre los diferentes orbitales sobrelapados; calculo que no se ha encontrado en la literatura. Con el paquete ASW se calcula la COOP y COHP, que son la cantidad y energía de los estados híbridos bonding-antibonding. Con estos cálculos se intenta obtener información sobre el mecanismo de interacción y las condiciones que llevan a estos sistemas a un estado superconductor. La estructura de Y123 parte de un apilamiento de celdas perovskitas triple del tipo ABO3 con deficiencia de átomos de oxigeno, en donde se forma los planos CU2O en los limites de la celda central, siendo estos los responsables de las propiedades superconductoras, existiendo además cadenas de CuO. La estructura Y124 consiste en 2 celdas de Y123 aumentando su longitud en el eje c y en donde una de estas celdas es desplazado por ½ b del parámetro de red.

-- The superconductivity is the phenomenon that occurs in some metals and ceramic materials. It is characterized by zero resistance and pure diamagnetism, appearing at temperatures below the critical temperature. There are two major trends for the study of superconductors, BCS theory and the method of spin waves. The reason of this study is to analyze the ceramics YBa2Cu3O7 (Y123) and YBa2Cu4O8 (Y124) in the paramagnetic ground state (T igual a 0), with the computer program TB-LMTO-ASA and in a complementary manner, with the “Augmented Spherical Wave“ (ASW) package. In detail, calculations of the electronic energy bands, full and partial density of states, electronic localization function and electronic total energy are presented. Additionally charge transfer between overlapping orbitals has been calculated, calculation that has not been found in the literature. With the package ASW the COOP and COHP was calculated, which are the amount of energy between the bonding and antibonding hybrids. With these calculations we are trying to obtain information on the mechanism of interaction and the conditions that lead in these systems to a superconducting state. The structure of Y123 parts from a stack of triple perovskite cells of the type ABO3 with a defficiency of oxygen atoms, which form the planes CuO2 in the limits of the central cell, and which are responsible for the superconducting properties. In addition there exist CuO chains. The structure of Y124 consists of two Y123 cells with increasing length in the c-axes, where one of these cells is moved by ½ of the parameter b.