This master’s thesis focuses on investigating the electronic properties of the superconducting spinel compound LiTi2O4 by means of computational and experimental effort. The title compound has been extensively studied in the past years, being the only known superconducting spinel oxide with relatively high Tc = 11.5 K. Even so, the origin of its superconducting mechanism is under debate, and its anomalous superconductivity is still inquired. Thanks to the recently developed ability to produce high-quality epitaxial LiTi2O4 thin films, a renewed research interest in this compound has matured. With this work, we partake in this challenge and present combined experimental and computational results on the electronic band structure of the material. Density functional theory (DFT) has been employed for the first principle electronic structure calculations performed with the Quantum ESPRESSO software. Furthermore, thin-film samples were in-situ realized with the pulsed laser deposition (PLD) method and investigated through the angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) technique conducted at the ULTRA end-station of the SLS synchrotron facility at PSI in Switzerland. Here, we report the computed electronic band structure of LiTi2O4, with a detailed investigation of its density of states and Fermi surface. Further, we compare these calculations with the obtained experimental ARPES data. Emerging from this study are results supporting the non-conventional superconducting nature of LiTi2O4, which presents coexisting correlation effects, such as electron-phonon coupling and enhanced electron-electron interactions. / Denna masteruppsats fokuserar på att undersöka de elektroniska egenskaperna hos det supraledande spinellmaterialet LiTi2O4 med hjälp av datorsimuleringar samt experimentella mätningar. LiTi2O4 har studerats omfattande under de senaste åren, eftersom den är den enda kända supraledande spinelloxiden med relativt hög Tc = 11.5 K. Trots det är ursprunget till dess supraledande mekanism debatterad, och meaknismen för dess okonventionella supraledning är fortfarande inte helt förstådd. Tack vare den nyligen utvecklade förmågan att producera tunna högkvalitativa epitaxiella LiTi2O4 filmer, har ett förnyat forskningsintresse för denna förening mognat. Med detta arbete deltar vi i denna utmaning och presenterar kombinerade experimentella och beräkningsresultat om materialets elektroniska bandstruktur. Densitetsfunktionsteori (DFT) har använts för principiella elektroniska strukturberäkningar utförda med Quantum ESPRESSO-mjukvaran. Vidare realiserades tunnfilmsprover in-situ med pulsed laser deposition (PLD) medoden och undersöktes experimentellt via vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi (ARPES) som utfördes vid ULTRA-ändstationen på SLS synkrotronanläggningen vid PSI i Schweiz. Här rapporterar vi den beräknade elektroniska bandstrukturen för LiTi2O4, med en detaljerad undersökning av dess tillståndstäthet och Fermi-yta. Vidare jämför vi dessa teoretiska beräkningar med de erhållna experimentella ARPES data. Resultat från denna studie stöder den icke-konventionella supraledande naturen hos LiTi2O4, som också uppvisare samexisterande korrelationseffekter, såsom elektron-fononkoppling samt starka elektron-elektron-interaktioner.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-315280 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Di Berardino, Gaia |
| Publisher | KTH, Tillämpad fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2022:162 |
Page generated in 0.003 seconds