Albornoz, Lucas J. (2015) Magnetometría hall local aplicada al estudio de transiciones de la materia de vórtices en superconductores de alta temperatura crítica. / Local hall probe magnetometry applied to the study of transitions of the vortex matter in high temperature superconductors. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
Desarrollamos y utilizamos las técnicas continua (DC) y alterna (AC) de magnetometría Hall local para realizar mediciones en muestras del superconductor de alta temperatura crtica Bi_2Sr_2CaCu_2O_8+δ. Estudiamos el diagrama de fases de la materia de vórtices en muestras irradiadas con iones de Xe acelerados a altas energías que generan defectos columnares que son centros de anclaje muy efectivos para los vórtices. Las muestras estudiadas tienen campos de conmensurabilidad BΦ = 10G y 30 G. Detectamos, utilizando las tecnicas DC y AC, la transición de primer orden en la que la materia de vórtices pasa de un estado líquido a un solido desordenado, encontrando que la técnica AC permite una detección mejor definida de la transición. La transición de primer orden deja de observarse para H ~ 55 Oe, en contraste con lo observado en muestras prístinas donde la transición es detectable hasta H ~ 200 Oe. Observamos también una anomalía en mediciones DC de características muy similares al efecto "segundo pico", que en muestras prístinas corresponde a una transición de fase ordendesorden. Nuestros resultados no permiten determinar si, en las muestras irradiadas estudiadas, se trata de una transición de fase o un cambio de régimen. La anomalía es detectable hasta temperaturas relativamente altas en las que también se observa la transición de primer orden, sin que ambas líneas se solapen. Adicionalmente, en una muestra con BΦ = 30G observamos una anomala de origen desconocido que llamamos H_0. Esta anomalía no fue observada en muestras con BΦ = 10 G. Estudiamos la línea de irreversibilidad de la materia de vórtices, observando su dependencia con la frecuencia de la perturbación AC aplicada. Observamos que existe una región de la fase líquida de la materia de vórtices en la que la respuesta es irreversible. Esta región es más amplia que la observada en muestras sin defectos columnares. Observamos la respuesta magnética en mediciones AC al cambiar la amplitud H-ac o la frecuencia f de la perturbación aplicada. En particular, al cambiar f, observamos que la respuesta en la región irreversible del líquido de vórtices depende de f únicamente para valores de H tales que H #>~# BΦ en una muestra con BΦ = 10 G. Esto sugirió que, en esas condiciones, la respuesta en frecuencia se debe fundamentalmente a la respuesta de vórtices móviles. En relación a ello, realizamos simulaciones 2D de la red de vórtices en las que pudimos observar dos poblaciones de vórtices bien diferenciadas: los vortices anclados y los vórtices móviles. Además, construimos un modelo sobre la respuesta en frecuencia de los vórtices móviles que pudo ser contrastado con datos experimentales. Observamos, en un rango acotado de frecuencias, una consistencia entre el modelo y los datos experimentales.
Resumen en inglés
We developed and used the continuous (DC) and modulated (AC) techniques of local Hall probe magnetometry to measure samples of the high-Tc superconductor Bi_2Sr_2CaCu_2O_8+δ. We studied the phase diagram of the vortex matter in samples irradiated with high-energy Xe ions. This irradiation generates columnar defects which produce a very eective pinning on the vortices. The studied samples have matching elds BΦ of 10G and 30 G. We detected the rst order phase transition between a disordered vortex solid and a vortex liquid using both DC and AC techniques, and found that the AC technique allows a better detection of the transition. The rst order transition was not detected for H #>~# 55 Oe. In contrast, in pristine samples this transition is observed up to H ~ 200 Oe. We also observed an anomaly that is very similar to the "second peak" effect, which in pristine samples corresponds to an order-disorder phase transition. From our results, we cannot determine if in the studied irradiated samples this effect corresponds to a phase transition or a crossover. The anomaly is detectable up to relatively high temperatures where we also observe the rst order transition, but both lines do not overlap. Additionaly, in a sample with BΦ = 30G we observed an anomaly of unknown origin that we call H_0. This anomaly was not observed in samples with BΦ = 10 G. We studied the irreversibility line of the vortex matter and observed its dependence with the frequency of the applied AC perturbation. We observed that there exists a region of the liquid phase of the vortex matter which shows an irreversible response. This region is wider than that observed in samples with no columnar defects. We observed the magnetic response in AC measurements when we change the amplitude H_ac or the frequency f of the applied perturbation. In particular, we observed that the response in the irreversible region of the vortex liquid depends on f only for H #>~# BΦ in a sample with BΦ = 10 G. This suggests that, in the irreversible liquid, the frequency dependence is due to the response of mobile vortices. Motivated by this interpretation, we realized 2D-simulations of the vortex lattice in which we could observe two well dierentiated populations of vortices: the pinned vortices and the mobile ones. We also modeled the frequency dependence of the response of mobile vortices that consistently ts the experimental data in a range of frequencies that spans and order of magnitude.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Información Adicional: | Área Temática: Física de la materia condensada. |
| Palabras Clave: | Transitions (phase); Transiciones (fases); Hall effect; Efecto hall; Matter; Materia; Vortices; Remolinos; Superconductors; Superconductores; |
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| Materias: | Física |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Materia condensada > Bajas temperaturas |
| Código ID: | 637 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 18 Aug 2017 14:06 |
| Última Modificación: | 18 Aug 2017 14:09 |
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