| Sumario: | Esta tesis se centra en los desarrollos recientes de la teoría microscopía de la exoelectricidad y sus aplicaciones prácticas con tal de estudiar la respuesta física en sistemas concretos. La exoelectricidad es la propiedad electromecánica de todos los aislantes de desarrollar una respuesta polar a una perturbación uniforme del gradiente de deformación. Una teoría formal de tal efecto se ha establecido recientemente en el marco de la teoría de perturbación del funcional densidad (DFPT). Aun así, para alcanzar una metodología valiosa para la automatización del cálculo de la respuesta exoeléctrica para un cristal genérico, quedan algunos detalles conceptuales y prácticos. Estos están relacionados con las rotaciones locales de la muestra que pueden seguir una perturbación de gradiente de deformación. En esta tesis nos ocuparemos de tal cuestión; la solución se basa en la introducción de una nueva perturbación del cristal, la perturbación métrica, que se define como un fonón acústico descrito en el sistema de referencia que se mueve conjuntamente con los átomos. Después de presentar su implementación formal en el contexto de DFPT y en la aproximación de pseudopotencial separable, emplearemos esta nueva herramienta para calcular el tensor exoeléctrico para materiales seleccionados. A los logros anteriores les sigue una aplicación práctica de la teoría flexoeléctrica a la ingeniería del diseño de dispositivos " exovoltaicos", es decir dispositivos fotovoltaicos cuyos principios fundamentales de trabajo se basan en el efecto exoeléctrico. En la práctica, gracias a la estrecha conexión entre la teoría de la exoelectricitad y y la teoría de los potenciales absolutos de deformaci ón, mostramos cómo se puede calcular el perfil de bandas electrónicas en nanodispositivos doblados utilizando pocos y bien definidos parámetros. Dichos parámetros dependen de las condiciones de contorno electrostático impuesto. Finalmente centraremos nuestra atención en la respuesta polar mostrada por las paredes del dominio (PdD) ferroeelástico en SrTiO3, recientemente detectado. En general, las PdD se consideran una fuente prometedora de efectos físicos inusuales que pueden ser de interés práctico para aplicaciones de dispositivos electrónicos. Para mejorar la aplicabilidad de tales efectos físicos, es imprescindible entender su origen. Inspirados en la teoría de la exoelectricidad, en este trabajo desarrollamos una metodología original para estudiar el caso de las PdD ferroelásticos en SrTiO3, que se basa en la construcción de un modelo energético efectivo, construido en base a calculos de primeros principios, y eso incluyendo los efectos de los acoplamientos entre diferentes distorsiones inhomogeneas del cristal. Se discuten los efectos de cada contribución a la polarización total en las PdD.
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