Multiple nodeless superconducting gaps in optimally-doped SrTi1−x_{1-x}Nbx_{x}O3_{3}

We present the first study of thermal conductivity in superconducting SrTi$_{1-x}$Nb$_{x}$O$_{3}$, sufficiently doped to be near its maximum critical temperature. The bulk critical temperature, determined by the jump in specific heat, occurs at a significantly lower temperature than the resistive T$_{c}$. Thermal conductivity, dominated by the electron contribution, deviates from its normal-state magnitude at bulk T$_{c}$, following a Bardeen-Rickayzen-Tewordt (BRT) behavior, expected for thermal transport by Bogoliubov excitations. Absence of a T-linear term at very low temperatures rules out the presence of nodal quasi-particles. On the other hand, the field dependence of thermal conductivity points to the existence of at least two distinct superconducting gaps. We conclude that optimally-doped strontium titanate is a multigap nodeless superconductor.Comment: 6 pages including a supplemen

Modification of the photoconducting properties of ZnO thin films via low-temperature annealing and air exposure

A simple thermal annealing at 150 C followed by exposure to air ambient conditions in epitaxial ZnO thin films produces a photoconductivity enhancement and a reduction of the energy gap. The first effect is related to a release of carriers from bulk traps while the second is caused by a gradual adsorption of species on the film surface which increases the band bending, as x-ray photoemission spectroscopy (XPS) shows. An observed drift of the photoconductivity and the energy gap over the days is connected to this adsorption kinetics. These findings have a potential application in ZnO based optoelectronic devices.Fil: Bridoux, German. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Ruano Sandoval, Gustavo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Ferreyra, Jorge Mario. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Villafuerte, Manuel Jose. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Física del Sólido; Argentin

Ambient aging effects on the effective energy gap of ZnO thin films

Using photoconductance spectroscopy, we have studied the influence of different types of thermal annealing on epitaxial ZnO thin films where band bending effects play a major role. Once the film is exposed to ambient air conditions after a simple thermal annealing in oxygen at 600∘C, the effective energy gap is stable with a value of ≃3.15 eV, while after a corresponding annealing in vacuum and subsequent air exposure, it starts at ≃3.24 eV, and then it evolves along the days until it reaches the bulk energy gap value of ZnO. By means of valence band x-ray photoemission spectroscopy (XPS), we have confirmed that these phenomena are related via the Franz–Keldysh effect to a downward band bending in the former case and a time dependent upward band bending in the latter one that slowly tends to a flat band condition, tracking the behavior observed in the effective energy gap. Core level XPS measurements suggest that for each type of thermal annealing, a different adsorption kinetics of water and hydrogen take place.Fil: Bridoux, German. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Ruano Sandoval, Gustavo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Ferreyra, Jorge Mario. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Villafuerte, Manuel Jose. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentin

Nanoestructuras de ZnO y su aplicación en nanogeneradores piezoeléctricos

En este trabajo se fabricaron seis dispositivos para ser utilizados como nanogeneradores piezoel´ectricos. Para ello se hicieron crecer nanohilos cortos de ´oxido de cinc (ZnO) sin dopar y dopados con Li, orientados de forma perpendicular sobre sustratos de ´oxido de indio y estaño sobre tereftalato de polietileno (ITO-PET) o el mismo ´oxido sobre vidrio (ITO-Glass). El crecimiento se realizó mediante un método hidrotérmico, con un sembrado previo realizado mediante descomposición térmica de acetato de cinc a 300◦C o por depósito con láser pulsado (PLD) a 100◦C y 150◦C. Los diferentes dispositivos se fabricaron en configuración tipo sándwich, enfrentando sustratos crecidos entre si o con sustratos vírgenes. Se evaluaron las propiedades eléctricas de los dispositivos mediante curvas I-V y se calcularon las resistencias, obteniendo algunos con comportamiento de juntura Schottky y otros con comportamiento óhmico cuyas resistencias varían entre los KΩ, MΩ y GΩ. La caracterización piezoeléctrica se realizó midiendo la corriente en función del tiempo (curvas I-t) cuando una fuerza cíclica de aproximadamente un 1mN era aplicado sobre su superficie. De estas curvas se obtuvieron señales de corriente en forma de picos, cuya magnitud variaba entre 200pA a 2 nA.Fil: Santillan, Victoria Elena. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Bridoux, German. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Simonelli, Gabriela. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina104a Reunión de la Asociación Física ArgentinaSanta FeArgentinaAsociación Física Argentin

Fabricación y caracterización de propiedades ópticas y opto-electrónicas de películas delgadas de Zn1-xMgxO

En el presente trabajo se ponen de manifiesto las propiedades más relevantes de la estructura de óxido de zinc con un dopaje de magnesio (10 % aproximadamente) en sinterizados y en películas delgadas fabricadas por la técnica de ablación láser [1]. El objetivo del trabajo fue determinar si el dopado de Mg incrementó la banda prohibida o gap respecto al ZnO [2]. Estudios de dispersión de energía de rayos x muestran que la pastilla sinterizada (blanco) no presenta segregación de MgO mientras que en las películas delgadas se observa una incorporación homogénea del Mg en la estructura de Zn1-xMgxO.Estudios de difracción de rayos x muestran que dichas películas han crecido epitaxialmente conservando la estructura wurzita del ZnO y con el eje c orientado perpendicularmente a la dirección del plano de la película. Estudios de espectrometría de dispersión de rayos x (EDX) confirman la incorporación de magnesio en las películas delgadas (x=0.05-0.07). Mediciones de fotoluminiscencia y fotoconductividad permiten estimar un gap de energía de EG= 3.6 eV en dichas películas confirmando el aumento respecto al ZnO (3.3 eV).Estos resultados indican que es posible diseñar y fabricar hetero-estructuras basadas en ZnO /ZnxMg1-xO sin modificar en forma significativa sus propiedades estructurales y combinando sus diferentes gaps de energía [3].Fil: Petersen Perpignal, Natalie. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Bridoux, German. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Villafuerte, Manuel Jose. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaXXVI Jornadas de Jóvenes Investigadores de la Asociación de Universidades Grupo MontevideoMendozaArgentinaAUG

The influence of thermal annealing on the photoconducting properties of BaSnO3 films

Starting from high-quality oxygen-deficient BaSnO3 films, we have monitored the evolution of their electrical conducting and photoconducting properties after subsequent post-thermal annealing in oxygen. In this way, we have been able to modify the electrical conductivity of the film by at least three orders of magnitude (from 18.2 to 0.013 ω - 1 m-1) by simply reducing the oxygen vacancies concentration after each thermal annealing. Even though the film holds its semiconducting-like behavior, we have observed a modification of the hopping parameters concomitant with a decrease in the Fermi energy level as the electrical conductivity is reduced. Similarly, the effective energy gap extracted from photoconductance spectroscopy measurements decreases as the Fermi energy level decreases suggesting the presence of in-gap states generated by oxygen vacancies. A direct energy bulk gap value of (3.8 ± 0.1) eV was obtained. While the photoconductivity increases from ≃ 4.6 to 73%, its slow time constants become less dominant as the electrical conductivity is decreased in accordance with a reduction of the oxygen vacancies density, which play a key role as electron-traps.Fil: Bridoux, German. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Ferreyra, Jorge Mario. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Guimpel, Julio Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Nieva, Gladys Leonor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Villafuerte, Manuel Jose. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentin

The s - d exchange model as the underlying mechanism of magnetoresistance in ZnO doped with alkali metals

High field magnetoresistance has been studied in epitaxial n-type ZnO:Na and ZnO:Li thin films in a temperature range between 4 K and 150 K. The resulting negative magnetoresistance can be well fitted using a semiempirical model of Khosla and Fischer based on third order contributions to the s-d exchange Hamiltonian. The parameters obtained from this model were carefully analyzed. One of these parameters is related to a ratio between electron mobilities at zero field (a non-exchange scattering mobility and an exchange or spin dependent one ). From Hall effect measurements was obtained, displaying a weak temperature dependence in accordance with highly n-doped ZnO while the extracted exhibits an anomalous T-dependence. On the other hand, our magnetoresistance data cannot be properly fitted using Kawabata´s expression based on a weak-localization model.Fil: Zapata, María Cecilia. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Nieva, Gladys Leonor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; ArgentinaFil: Ferreyra, Jorge Mario. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Villafuerte, Manuel Jose. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; ArgentinaFil: Lanoel, Lucio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Bridoux, German. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentin

Critical doping for the onset of a two-band superconducting ground state in SrTiO3−δ_{3-\delta}

In doped SrTiO$_{3}$ superconductivity persists down to an exceptionally low concentration of mobile electrons. This restricts the relevant energy window and possible pairing scenarios. We present a study of quantum oscillations and superconducting transition temperature, $T_{c}$ as the carrier density is tuned from $10^{17}$ to $10^{20}$ $cm^{-3}$ and identify two critical doping levels corresponding to the filling thresholds of the upper bands. At the first critical doping, which separates the single-band and the two-band superconducting regimes in oxygen-deficient samples, the steady increase of T$_{c}$ with carrier concentration suddenly stops. Near this doping level, the energy dispersion in the lowest band displays a downward deviation from parabolic behavior. The results impose new constraints for microscopic pairing scenarios.Comment: 5 pages of main article and 4 pages of supplemen

Study of the light-induced metal-insulator transition in SrTiO3 by photoresistance spectroscopy

Photoresistivity and its spectral response has been systematically studied in oxygen deficient SrTiO3 single crystals for a wide range of resistivities, ρ, and carrier densities, n. At roomtemperature we have found a persistent photoresistance that gradually decreases as ρ is diminished or n is increased in addition to relaxation times of seconds to a few minutes suggesting that trapping of carriers is playing a major role. An analysis of the photoresistance excitation spectra shows two distinctive features that are related to the indirect gap of SrTiO3 at (3.25 ± 0.04) eV and to a direct transition at (3.40 ± 0.03) eV. The photoresistive crystals present a temperature dependent resisitivity under illumination that experiences a metal-insulator transition below T ∼ 85 K. Lowtemperature photoresistance spectrum reveals as a suitable technique to understand the origin of this transition, pointing to an enhanced efficiency of the ∼ 3.25 eV gap to promote electrons to the bottom of the conduction band.Fil: Bridoux, German. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Solido; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Villafuerte, Manuel Jose. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Solido; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ferreyra, J. M.. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Solido; ArgentinaFil: Bachi, N.. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Solido; ArgentinaFil: Figueroa, C. A.. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Solido; ArgentinaFil: Heluani, S. P.. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Solido; Argentin

Franz-Keldysh effect in epitaxial ZnO thin films

Photoconductance spectroscopy has been studied in epitaxial ZnO thin films with different thicknesses that range between 136 and 21 nm. We report a systematic decrease in photoconductivity and a red shift in band edge photoconductance spectra when the thickness is reduced. For thinner films, it is found that the effective energy gap value diminishes. By time dependent photoconductivity measurements, we found an enhanced contribution of the slow relaxation times for thicker films. These effects are interpreted in terms of a band-bending contribution where the Franz-Keldysh effect and the polarization of ZnO play a major role in thinner films.Fil: Bridoux, German. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Villafuerte, Manuel Jose. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Ferreyra, Jorge Mario. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Guimpel, Julio Juan. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Nieva, Gladys Leonor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Figueroa, Carlos Alejandro. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Straube, Benjamin. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Pérez, Silvia Inés. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física. Laboratorio de Física del Sólido; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentin