Amigó, María L. (2011) Nuevos superconductores basados en Fe: Estado de vórtices en FeSe_1-xTe_x . / New Fe-based superconductors: Vortices state in FeSe_(1-x)Te_x. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En esta tesis se realizó un estudio de las propiedades de transporte en monocristales del superconductor FeSe_1−xTe_x. Éste pertenece a una nueva familia de superconductores basados en Fe descubierta en 2008. Se enfocó la atención en la anisotropía electrónica del material y en el tipo y efectividad de los defectos presentes en el estado superconductor. Se presentan mediciones de resistividad en el plano ab en función de la temperatura en el estado normal a campo nulo de FeSe_0,6Te_0,4, Fe_1−ySe_0,64Te_0,36 con y = 0,16 y FeSe. Además, para FeSe también se midió la resistividad en el eje c. Hay una evolución hacia un comportamiento “metálico” al incrementar la concentración de Se. En el estado de vórtices se estudió la resistividad en el plano ab para las tres composiciones antes mencionadas y en el eje c para FeSe, en todos los casos con campo hasta 16T. Se observa un incremento en el ancho de la transición superconductora al aumentar el campo aplicado, lo cual da un indicio de la presencia de líıquido de vórtices. Proponiendo un modelo térmicamente activado, se obtuvo la dependencia en temperatura, campo y ángulo entre el plano ab y H de la energía de activación para el movimiento de vórtices de FeSe_0,6Te_0,4. Esto da información acerca de la efectividad de los centros de anclaje en comparación con otros compuestos superconductores. De la dependencia en ángulo se obtiene la anisotropía del material así como el tipo de defectos presentes: puntuales, correlacionados, etc. FeSe_0,6Te_0,4 presenta el comportamiento esperado debido a defectos puntuales y a una anisotropía de (1,10±0,05) en casi todo el rango medido. Este valor es mucho menor que el de los cupratos superconductores (Y Ba_2Cu_3O_7-y ~ 7 y Bi_2Sr_2CaCu_2º_8+y ~_100) (1). Para dar una respuesta acerca de las discrepancias son necesarios más estudios en esta composición. El comportamiento de la resistividad en el plano ab de Fe_1−ySe_0,64Te_0,36 con y = 0,16 también se separa de lo esperado, pero se cree que, en este caso, se debe a inhomogeneidades en la composición de la muestra medida. En FeSe se observa un comportamiento muy diferente al debido a la anisotropía y a defectos puntuales y también al de las otras composiciones. Se analizan distintas causas y se concluye que se puede deber a defectos correlacionados presentes en distintas direcciones de la muestra. Además se obtuvo γ = (1,23 ± 0,05). Para estudiar la anisotropía electrónica en función de la temperatura, se utilizaron mediciones de resistividad en el plano ab y el eje c en función de la temperatura. De la comparación entre ambas se obtuvo que por encima de Tc: γ ~ 1,65. Los valores de anisotropía para las distintas composiciones coinciden, dentro del error, con los encontrados en la literatura (2) (3). Finalmente, se estudia la influencia de la fuerza de Lorentz en las mediciones de dependencia angular de la resistividad en el plano ab de FeSe. Para esto se comparan mediciones con fuerza de Lorentz constante y variable. En el eje c se realizaron mediciones de dependencia angular con fuerza de Lorentz variable y no se observan los defectos encontrados en el plano ab. Se cree que tiene que ver con el anclaje de vórtices y no con la variación de la fuerza de Lorentz.
Resumen en inglés
In this thesis, we study the transport properties of single crystals of the superconductor, FeSe_1−xTe_x. It belongs to a new family of superconductors based on Fe discovered in 2008. We focused our attention on the electronic anisotropy of the material and the type and efficiency of the defects for superconducting vortex pinning. Measurements of the resistivity in the ab plane are shown as a function of temperature in the normal state for zero field in FeSe_0.6Te_0.4, Fe_1−ySe_0.64Te_0.36 with y = 0.16 and FeSe. In addition, resistivity on the c axis was also measured for FeSe. There is an evolution towards a “metallic” behavior by increasing the concentration of Se. In the vortex state, the resistivity in the ab plane was studied for the three compositions mentioned above and in the c axis for FeSe, for fields up to 16T. We found an increase in the width of the superconducting transition with increasing applied field. This gives an indication of the presence of a liquid of vortices. Using a thermally activated model for vortex movement, we obtained the activation energy for the motion of vortices and its temperature, field and angular dependence in FeSe_0.6Te_0,4. This gives information about the pinning efficiency compared with other superconducting compounds. The angular dependence is function of the anisotropy of the material and the type of defects: punctual, correlated, etc. FeSe_0.4Te_0.6 presents the expected behavior for point defects and anisotropy of (1.10 ± 0.05) in almost the entire measured range. This value is much smaller than the one found in the superconducting cuprates (Y Ba_2Cu_3O_7−y ~ 7 and Bi_2Sr_2CaCu_2O_8+y ~ 100) (1). Further studies are needed to undestand the discrepancies. The behavior of the resistivity on the ab plane of Fe_1−ySe_0.64Te_0.36 with y = 0.16 also differs from the model, but it is believed that in this case the difference is due to inhomogeneities in the composition of the sample. In FeSe we observed a very different behavior, not similar to that of point defects. We discussed possible explanations and we concluded that it could be due to correlated defects present in different directions of the sample. We also obtained γ = (1.23±0.05). Resistivity measurements in the ab plane and c axis as a function of temperature were used to study the electronic anisotropy. It was found that above Tc: γ ~ 1.65. Anisotropy values for different compositions agree, within error bars, with those found in the literature (2) (3). Finally, we study the influence of the Lorentz force in the measurements of the angular dependence of the resistivity on the ab plane of FeSe. We compare measurements with constant and variable Lorentz force. In the c axis we measure angular dependence with variable Lorentz force and we don’t find the defects found on the ab plane. We think that this is related with the pinning of vortices and not with the variation of the Lorentz force.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Superconductivity; Superconductividad; Activation energy; Energía de activación; Transport properties; Propiedades de transporte; Vortex; Vórtices |
| Referencias: | [1] Blatter, G., Feigel’man, M. V., Geshkenbein, V. B., Larkin, A. I., Vinokur, V. M. Vortices in high-temperature superconductors. Rev. Mod. Phys., 66, 1125–1388, Oct 1994. URL http://link.aps.org/doi/10.1103/RevModPhys.66.1125. [2] Fang, M., Yang, J., Balakirev, F. F., Kohama, Y., Singleton, J., Qian, B., et al. Weak anisotropy of the superconducting upper critical field in fe1,11te0,6se0,4 single crystals. Phys. Rev. B, 81, 020509, Jan 2010. URL http://link.aps.org/doi/ 10.1103/PhysRevB.81.020509. [3] Bendele, M., Weyeneth, S., Puzniak, R., Maisuradze, A., Pomjakushina, E., Conder, K., et al. Anisotropic superconducting properties of single-crystalline fese0,5te0,5. Phys. Rev. B, 81, 224520, Jun 2010. URL http://link.aps.org/ doi/10.1103/PhysRevB.81.224520. [4] Kamihara, Y. e. a. J. Am. Chem. Soc., 130, 3296–3297, 2008. [5] Hsu, F.-C., Luo, J.-Y., Yeh, K.-W., Chen, T.-K., Huang, T.-W., Wu, P. M., et al. Superconductivity in the pbo-type structure a-fese. 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| Materias: | Física > Superconductividad |
| Divisiones: | Investigación y aplicaciones no nucleares > Física > Bajas temperaturas |
| Código ID: | 321 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 27 Abr 2012 12:15 |
| Última Modificación: | 27 Abr 2012 12:17 |
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