O Efeito da Dopagem Química sobre Propriedades Magnéticas e Elétricas dos Estados Supercondutor e Normal de Monocristais de YBa2Cu3O7-δ

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Jaeckel, Sandra Teixeira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
Programa de Pós-Graduação em Física
UFPel
Brasil
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12971
Resumo: Experimental results of DC magnetization and AC electrical magnetoresistivity were obtained and analyzed in order to understand the effects of substitutions of 1% of Cu by Au, Ni, Zn and Mg and of up to 10% of Y by Ca on some properties, both in superconducting [diamagnetic thermodynamic fluctuations, DTF and kinetic energy density of Cooper pairs condensation, EK] and normal states [thermodynamic fluctuations in electrical magnetoconductivity, TFEM and Hall coefficient, RH] of do YBa2Cu3O7-δ. The DC magnetization results of samples do YBa2Cu3O7-δ and YBa2Cu2,97M0,03O7-δ (M= Au, Ni, Zn and Mg) show that the behavior of DTF is characterized by a 3D-XY to 3d-LLL crossover depending on the applied magnetic field (μ0H), showing the clear distinction between the correlated (μ0H < 2,5kOe) and the uncorrelated (μ0H >2,5kOe) character by the DTF of the superconducting order parameter (Ψ). All Cu-doped samples showed a reduction in the magnitude of EK, in the magnetically reversible regime. Such behavior is possible due to the fact that the chemical substitutions employed act as scattering centers for the Cooper pairs. In the samples, the profile presented by EK versus T is mildly affected by the application of μ0H, which may possibly be associated with the 3d character and the low planar anisotropy of the system. In the longitudinal configuration in the normal state of the Y0,95Ca0,05Ba2Cu3O7-δ (MCa5) and YBa2Cu2,97Au0,03O7-δ (MAu) samples, the AC electrical magnetoresistivity measurements show that the behavior of the TFEM, near the critical transition temperature (T>TC), is marked by the occurrence of genuinely critical 3D-XY regimes (λCR≈0,33 and λSCR< 0,33). In the MCa5 sample, the lowest value observed was λSCR=0,07, suggesting that the N-S transition is classified as weakly first order (λ ≈ 0). The characterization of DTF, superconducting state and TFEM, normal state of the MAu sample, in T ≈ TC, in terms of the 3D-XY formalism, indicates that the behavior of TF of Ψ near the TC tends to be symmetrical. In the cross-sectional configuration, AC electrical magnetoresistivity measurements performed in the normal state of the Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ (x = 0,01; 0,05 and 0,10) samples provided that the behavior of RH(T) was investigated in the overdoped region in carriers (p > 0,16) of the T versus p diagram of do YBa2Cu3O7-δ. The analyzes identified the coexistence of the ordinary R0 and anomalous (χRS) contributions due to the behavior of RH(T). The R0 behavior was strongly dependent on p, while that presented by χRS as a function of p was strongly influenced by the pseudogap state up to p < 0,19. The origin of the anomalous contribution to RH(T) is probably related to scattering of magnetic nature, arising from magnetic fluctuations from the establishment of chiralities in the coupling between spontaneous orbital currents and spins located in Cu atoms.
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spelling O Efeito da Dopagem Química sobre Propriedades Magnéticas e Elétricas dos Estados Supercondutor e Normal de Monocristais de YBa2Cu3O7-δYBa2Cu3O7-δSubstituições químicasPropriedades elétricasPropriedades magnéticasChemical substitutionsEletrical propertiesMagnetic propertiesCIENCIAS EXATAS E DA TERRAFISICAExperimental results of DC magnetization and AC electrical magnetoresistivity were obtained and analyzed in order to understand the effects of substitutions of 1% of Cu by Au, Ni, Zn and Mg and of up to 10% of Y by Ca on some properties, both in superconducting [diamagnetic thermodynamic fluctuations, DTF and kinetic energy density of Cooper pairs condensation, EK] and normal states [thermodynamic fluctuations in electrical magnetoconductivity, TFEM and Hall coefficient, RH] of do YBa2Cu3O7-δ. The DC magnetization results of samples do YBa2Cu3O7-δ and YBa2Cu2,97M0,03O7-δ (M= Au, Ni, Zn and Mg) show that the behavior of DTF is characterized by a 3D-XY to 3d-LLL crossover depending on the applied magnetic field (μ0H), showing the clear distinction between the correlated (μ0H < 2,5kOe) and the uncorrelated (μ0H >2,5kOe) character by the DTF of the superconducting order parameter (Ψ). All Cu-doped samples showed a reduction in the magnitude of EK, in the magnetically reversible regime. Such behavior is possible due to the fact that the chemical substitutions employed act as scattering centers for the Cooper pairs. In the samples, the profile presented by EK versus T is mildly affected by the application of μ0H, which may possibly be associated with the 3d character and the low planar anisotropy of the system. In the longitudinal configuration in the normal state of the Y0,95Ca0,05Ba2Cu3O7-δ (MCa5) and YBa2Cu2,97Au0,03O7-δ (MAu) samples, the AC electrical magnetoresistivity measurements show that the behavior of the TFEM, near the critical transition temperature (T>TC), is marked by the occurrence of genuinely critical 3D-XY regimes (λCR≈0,33 and λSCR< 0,33). In the MCa5 sample, the lowest value observed was λSCR=0,07, suggesting that the N-S transition is classified as weakly first order (λ ≈ 0). The characterization of DTF, superconducting state and TFEM, normal state of the MAu sample, in T ≈ TC, in terms of the 3D-XY formalism, indicates that the behavior of TF of Ψ near the TC tends to be symmetrical. In the cross-sectional configuration, AC electrical magnetoresistivity measurements performed in the normal state of the Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ (x = 0,01; 0,05 and 0,10) samples provided that the behavior of RH(T) was investigated in the overdoped region in carriers (p > 0,16) of the T versus p diagram of do YBa2Cu3O7-δ. The analyzes identified the coexistence of the ordinary R0 and anomalous (χRS) contributions due to the behavior of RH(T). The R0 behavior was strongly dependent on p, while that presented by χRS as a function of p was strongly influenced by the pseudogap state up to p < 0,19. The origin of the anomalous contribution to RH(T) is probably related to scattering of magnetic nature, arising from magnetic fluctuations from the establishment of chiralities in the coupling between spontaneous orbital currents and spins located in Cu atoms.Sem bolsaResultados experimentais de magnetização DC e magnetoresistividade elétrica AC foram obtidos e analisados com o propósito de estudar os efeitos das substituições de 1% do Cu por Au, Ni, Zn e Mg e de até 10% do Y por Ca sobre algumas propriedades nos estados supercondutor (flutuações termodinâmicas diamagnéticas, FTD e densidade de energia cinética de condensação dos pares de Cooper, EK) e normal (flutuações termodinâmicas na magnetocondutividade elétrica, FTME e coeficiente Hall, RH) do YBa2Cu3O7-δ. Os resultados de magnetização DC das amostras YBa2Cu3O7-δ e YBa2Cu2,97M0,03O7-δ (M=Au, Ni, Zn e Mg) mostram que o comportamento das FTD é caracterizado por um crossover 3D-XY para 3d-LLL em função do campo magnético aplicado (μ0H), ou seja, evidenciando uma clara distinção entre o caráter correlacionado (μ0H <2,5kOe) do descorrelacionado (μ0H ≥2,5kOe) por parte das FTD do parâmetro de ordem supercondutor (Ψ). As amostras onde o Cu foi substituído parcialmente apresentam uma redução na magnitude de EK, no regime magneticamente reversível. Esse comportamento, possivelmente, deve-se ao fato das substituições químicas empregadas atuarem como centros de espalhamentos para os pares de Cooper. O perfil apresentado por EK versus T, nas amostras em questão, mostra-se suavemente afetado pela aplicação de μ0H, o que possivelmente pode estar associado ao caráter 3d e à baixa anisotropia planar do sistema. Medidas de magnetoresistividade elétrica AC, na configuração longitudinal, no estado normal das amostras Y0,95Ca0,05Ba2Cu3O7-δ (MCa5) e YBa2Cu2,97Au0,03O7-δ (MAu) mostram que o comportamento das FTME, nas proximidades da temperatura crítica de transição (T > TC) destas é marcado pela ocorrência de regimes 3D-XY genuinamente críticos (λCR ≈ 0,33 e λSCR < 0,33). O menor valor observado, λSCR = 0,07, para a amostra MCa5, sugere que a transição normal-supercondutora (N-S) nessa amostra, configura-se como sendo fracamente de primeira ordem (λ ≈ 0). A caracterização das FTD, estado supercondutor e FTME, estado normal da amostra MAu, em T ≈ TC, em termos do formalismo 3D-XY indica que o comportamento das FT de Ψ, nas proximidades de TC, tende a ser simétrico. As medidas de magnetoresistividade elétrica AC, na configuração transversal, realizadas no estado normal das amostras Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ (x = 0,01; 0,05 e 0,10) proporcionaram que o comportamento de RH(T) fosse pesquisado na região sobredopada em portadores (p > 0,16) do diagrama T versus p do YBa2Cu3O7-δ. As análises identificaram a coexistência das contribuições ordinária, R0 e anômala (χRS) por parte do comportamento de RH(T). O comportamento de R0 mostrou-se fortemente depende de p ao passo que o apresentado por χRS, em função de p, mostrou-se fortemente influenciado pelo estado de pseudogap até p < 0,19. A origem da contribuição anômala para RH(T,p) provavelmente encontra-se relacionada a espalhamento de natureza magnética, proveniente de flutuações magnéticas originadas do estabelecimento de quiralidades no acoplamento entre correntes orbitais espontâneas e spins localizados nos átomos de Cu.Universidade Federal de PelotasPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPelBrasilVieira, Valdemar das NevesJaeckel, Sandra Teixeira2024-05-13T12:33:22Z2024-05-102024-05-13T12:33:22Z2021-11-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfJAECKEL, Sandra Teixeira. O Efeito da Dopagem Química sobre Propriedades Magnéticas e Elétricas dos Estados Supercondutor e Normal de Monocristais de YBa2Cu3O7-δ. 2021. 286 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2021http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12971porCC BY-NC-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPEL2024-12-31T03:00:00Zoai:guaiaca.ufpel.edu.br:prefix/12971Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufpel.edu.br/oai/requestrippel@ufpel.edu.br || repositorio@ufpel.edu.br || aline.batista@ufpel.edu.bropendoar:2024-12-31T03:00Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca - Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)false
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