El TaO con estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC) ha despertado interés por sus potenciales aplicaciones como material superconductor, las cuales se han visto limitadas debido a la ausencia de un cristal y/o películas delgadas monocristalinas. Esto ha motivado la exploración del crecimiento de la película de TaO FCC. En este trabajo, se analiza la interfase entre TaO y MgO, ambos con estructura FCC y orientación cristalográfica (001), para evaluar la viabilidad de un crecimiento epitaxial coherente, mediante cálculos computacionales, técnicas de síntesis y caracterización. Computacionalmente, se realizaron cálculos ab initio basados en la teoría del funcional de la densidad implementada en el software Vienna Ab initio Simulation Package, para estudiar las propiedades estructurales, electrónicas y de estabilidad termodinámica de las estructuras. Se calcularon energías de adsorción de átomos de Ta sobre la superficie de MgO (001), para identificar los sitios más estables; asimismo, se analizó la estabilidad termodinámica y de localización electrónica de las primeras capas de TaO sobre MgO a través del formalismo de energía de formación de superficie e interfase y de la función de localización de electrones. Experimentalmente, se sintetizaron películas de TaO_x (0 ≤ x ≤ 2.5) sobre sustratos de Si (100) y MgO (001) mediante pulverización catódica reactiva, y se caracterizaron sus fases cristalinas por difracción de rayos X. Los resultados computacionales mostraron que la estabilidad estructural de la superficie de TaO es altamente susceptible a deformaciones en comparación con MgO y que los átomos de Ta se adsorben preferentemente sobre los sitios de oxígeno superficial. Las primeras capas depositadas de TaO indicaron estabilidad termodinámica para condiciones ricas en O; sin embargo, la deformación de la estructura en la dirección z (desde la interfase) y la pérdida de enlaces Ta-O a partir de dos capas evidencian un crecimiento epitaxial semicoherente. Experimentalmente, las muestras de TaO_x mostraron fases cristalinas asociadas a α y β Ta y baja cristalinidad en otros óxidos de Ta, lo que concuerda con los resultados computacionales y sugiere que, bajo las condiciones empleadas, el crecimiento epitaxial coherente de TaO FCC sobre MgO (001) no es completamente alcanzable.

TaO with a face-centered cubic (FCC) crystal structure has attracted increasing interest due to its potential as a superconducting material. However, its development has been limited by the lack of single-crystalline bulk or thin-film samples. This has motivated the exploration of the growth of FCC TaO thin films. In this work, the interface between TaO and MgO, both with FCC structures and (001) crystallographic orientation, was analyzed to evaluate the feasibility of coherent epitaxial growth through computational modeling and experimental synthesis and characterization. Computationally, ab initio calculations based on density functional theory (DFT) implemented in VASP were performed to study the structural, electronic, and thermodynamic stability properties of the structures. Adsorption energies of Ta atoms on the MgO (100) surface were calculated to identify the most stable adsorption sites. In addition, the thermodynamic stability and electron localization of the first TaO layers on MgO were examined using surface/interface formation energy formalism and the electron localization function. Experimentally, TaO_x (0≤x≤2.5) films were synthesized on MgO (001) substrates by reactive sputtering, and their crystalline phases were characterized by X-ray diffraction. Computational results indicate that the TaO surface is highly susceptible to structural deformations compared to MgO and that Ta atoms preferentially adsorb on surface oxygen sites. The first TaO layers show thermodynamic stability under O-rich conditions. However, structural distortions along the z direction (from the interface) and the loss of Ta-O bonds after the first two layers reveal a semi-coherent epitaxial relationship. Experimentally, the TaO_x films exhibited crystalline phases corresponding to α- and β-Ta and low crystallinity in other Ta oxides. These findings are consistent with the computational results and suggest that, under the explored conditions, the coherent epitaxial growth of FCC TaO on MgO (001) is not fully achievable.