Luego del descubrimiento del YBa2 CU3 01-0 [1] en 1987 científicos diversos han venido preparando y estudiando diferentes variantes de este compuesto en las que se realizaron sustituciones catiónicas y/o aniónicas con la finalidad de estudiar las transformaciones estructurales y la temperatura critica superconductora. El presente trabajo nace a partir de reportes, en revistas especializadas, las cuales indican que el (YO.8SCaO.1S)SrO.5BaI.5CU2.5(B03)o.s0a es superconductor con una temperatura crítica igual a 55 K [2] Y que el compuesto (Yo.s CaO.5 )srBaCu 2.15 (B03 )0.25 ° a es superconductor con una temperatura crítica igual a 50 K [3]. Se hace una revisión de los conceptos teóricos de la superconductividad y se preparó la muestra [Yo.gCaO.2 }srBaCu2.8 (B03 )0.2 06.4 a través del método de la reacción del estado sólido. Se analizó la muestra usando la difracción de rayos X con posterior refinamiento de los datos mediante el método de Rietveld y la simulación de estos en el programa CaRine con el fin de determinar el tipo de estructura que posee además de saber a que grupo espacial pertenece. / Tesis

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La superconductividad es el fenómeno que se da en algunos materiales metálicos y cerámicos. Se caracteriza por tener resistencia cero y ser diamagnéticos puros, presentándose a temperaturas menores a la temperatura critica. Existen dos tendencias principales para el estudio de los superconductores, teoría BCS y el método de ondas de espin. La razón del presente trabajo es analizar los cerámicos YBa2Cu3O7 (Y123) y YBa2Cu4O8 (Y124) en el estado fundamental (T igual a 0), paramagnético con el programa TB-LMTO-ASA y en forma complementaria, el programa “Augmented Spherical Wave” (ASW). Específicamente, se presentan cálculos de las bandas de energía, densidad de estados, densidad de carga total y parcial, la función de localización electrónica y la energía total. Adicionalmente se ha calculado la transferencia de carga entre los diferentes orbitales sobrelapados; calculo que no se ha encontrado en la literatura. Con el paquete ASW se calcula la COOP y COHP, que son la cantidad y energía de los estados híbridos bonding-antibonding. Con estos cálculos se intenta obtener información sobre el mecanismo de interacción y las condiciones que llevan a estos sistemas a un estado superconductor. La estructura de Y123 parte de un apilamiento de celdas perovskitas triple del tipo ABO3 con deficiencia de átomos de oxigeno, en donde se forma los planos CU2O en los limites de la celda central, siendo estos los responsables de las propiedades superconductoras, existiendo además cadenas de CuO. La estructura Y124 consiste en 2 celdas de Y123 aumentando su longitud en el eje c y en donde una de estas celdas es desplazado por ½ b del parámetro de red. / -- The superconductivity is the phenomenon that occurs in some metals and ceramic materials. It is characterized by zero resistance and pure diamagnetism, appearing at temperatures below the critical temperature. There are two major trends for the study of superconductors, BCS theory and the method of spin waves. The reason of this study is to analyze the ceramics YBa2Cu3O7 (Y123) and YBa2Cu4O8 (Y124) in the paramagnetic ground state (T igual a 0), with the computer program TB-LMTO-ASA and in a complementary manner, with the "Augmented Spherical Wave" (ASW) package. In detail, calculations of the electronic energy bands, full and partial density of states, electronic localization function and electronic total energy are presented. Additionally charge transfer between overlapping orbitals has been calculated, calculation that has not been found in the literature. With the package ASW the COOP and COHP was calculated, which are the amount of energy between the bonding and antibonding hybrids. With these calculations we are trying to obtain information on the mechanism of interaction and the conditions that lead in these systems to a superconducting state. The structure of Y123 parts from a stack of triple perovskite cells of the type ABO3 with a defficiency of oxygen atoms, which form the planes CuO2 in the limits of the central cell, and which are responsible for the superconducting properties. In addition there exist CuO chains. The structure of Y124 consists of two Y123 cells with increasing length in the c-axes, where one of these cells is moved by ½ of the parameter b. / Tesis

La superconductividad es el fenómeno que se da en algunos materiales metálicos y cerámicos. Se caracteriza por tener resistencia cero y ser diamagnéticos puros, presentándose a temperaturas menores a la temperatura critica. Existen dos tendencias principales para el estudio de los superconductores, teoría BCS y el método de ondas de espin. La razón del presente trabajo es analizar los cerámicos YBa2Cu3O7 (Y123) y YBa2Cu4O8 (Y124) en el estado fundamental (T igual a 0), paramagnético con el programa TB-LMTO-ASA y en forma complementaria, el programa “Augmented Spherical Wave” (ASW). Específicamente, se presentan cálculos de las bandas de energía, densidad de estados, densidad de carga total y parcial, la función de localización electrónica y la energía total. Adicionalmente se ha calculado la transferencia de carga entre los diferentes orbitales sobrelapados; calculo que no se ha encontrado en la literatura. Con el paquete ASW se calcula la COOP y COHP, que son la cantidad y energía de los estados híbridos bonding-antibonding. Con estos cálculos se intenta obtener información sobre el mecanismo de interacción y las condiciones que llevan a estos sistemas a un estado superconductor. La estructura de Y123 parte de un apilamiento de celdas perovskitas triple del tipo ABO3 con deficiencia de átomos de oxigeno, en donde se forma los planos CU2O en los limites de la celda central, siendo estos los responsables de las propiedades superconductoras, existiendo además cadenas de CuO. La estructura Y124 consiste en 2 celdas de Y123 aumentando su longitud en el eje c y en donde una de estas celdas es desplazado por ½ b del parámetro de red. / The superconductivity is the phenomenon that occurs in some metals and ceramic materials. It is characterized by zero resistance and pure diamagnetism, appearing at temperatures below the critical temperature. There are two major trends for the study of superconductors, BCS theory and the method of spin waves. The reason of this study is to analyze the ceramics YBa2Cu3O7 (Y123) and YBa2Cu4O8 (Y124) in the paramagnetic ground state (T igual a 0), with the computer program TB-LMTO-ASA and in a complementary manner, with the "Augmented Spherical Wave" (ASW) package. In detail, calculations of the electronic energy bands, full and partial density of states, electronic localization function and electronic total energy are presented. Additionally charge transfer between overlapping orbitals has been calculated, calculation that has not been found in the literature. With the package ASW the COOP and COHP was calculated, which are the amount of energy between the bonding and antibonding hybrids. With these calculations we are trying to obtain information on the mechanism of interaction and the conditions that lead in these systems to a superconducting state. The structure of Y123 parts from a stack of triple perovskite cells of the type ABO3 with a defficiency of oxygen atoms, which form the planes CuO2 in the limits of the central cell, and which are responsible for the superconducting properties. In addition there exist CuO chains. The structure of Y124 consists of two Y123 cells with increasing length in the c-axes, where one of these cells is moved by ½ of the parameter b.

En este trabajo de Tesis, presento los estudios obtenidos del compuesto Y2BaCuO5 (Sistema Y211), que es una fase que se presenta en uno de los sistemas superconductores más estudiados el YBa2Cu3O7-_ (denominado sistema Y123) que tiene una temperatura crítica aproximada de 90 K. Este sistema Y123 es una triple Perovskita que tiene una estructura cúbica cuya preparación requiere de una calcinación y de dos tratamientos térmicos en flujo de oxígeno a 950 °C. Del producto final obtenido en la preparación del Y123 coexisten otras fases como el Y2BaCuO5 (Y211) también llamado fase verde debido a su coloración presentada, y el CuO que aparece en pequeñas proporciones. En el presente trabajo se estudia el compuesto Y2BaCuO5 (Y211) precursor y con un posterior recocido a temperaturas mayores que 1000°C. Luego de los respectivos tratamientos térmicos a temperaturas de 1100 °C y 1300 °C, la caracterización se hizo por medio del respectivo difractograma de rayos X y el análisis estructural se hizo usando el método de Rietveld en la que propuso diferentes modelos de su estructura cristalina que permitió determinar que se trata de una fase ortorómbica de grupo espacial pnma, además mediante este método se determino los respectivos parámetros de red para modelar la estructura. El estudio morfológico y químico fue realizado mediante un microscopio electrónico de barrido y EDX. / -- In this Thesis, I present the obtained studies of the compound Y2BaCuO5 (System 211), which is a phase of one of the superconducting systems more studied the YBa2Cu3O7-_ (denominated Y123 System) that has an approximate critical temperature of 90 K. This system is a Perovskita triple that has a cubical structure. For their preparation it is required of a calcinations and of two thermal treatments in oxygen flow at 950 °C. Of the obtained end item in the preparation of the Y123 other phases like the Y2BaCuO5 they coexist (Y211) also called green phase due to their presented coloration, and the CuO also coexist that appears in small proportions. In the present work the compound Y2BaCuO5 (Y211) precursory and with a later one annealed to temperatures greater studies than 1000 °C. after the respective heat treatments to temperatures of 1100 ºC and 1300 ºC, the characterization became by means of respective X-ray diffraction spectra and the structural analysis it was made using the method of Rietveld in which proposed different models of its crystalline structure that allowed to determine that pnma is an orthorhombic phase of space group, in addition by means of this method I determine the respective parameters to network to model the structure. The morphological and chemical study was made by means of an electron microscope of sweeping and EDX. / Tesis

Presenta el estudio de las propiedades estructurales y electrónicas del superconductor [Y0.8Ca0.2](Ba0.5Sr0.5) 2Cu3O7−δ. Este compuesto es una variante del superconductor tradicional YBa2Cu3O7−δ y se obtiene de dopar las posiciones de los elementos Y y Ba con Ca y Sr respectivamente. Debido a que el YBa2Cu3O7−δ es uno de los superconductores más estudiados, el análisis de las propiedades del compuesto fue más profundo gracias a la basta información que se encuentra en la literatura sobre el YBa2Cu3O7−δ. El compuesto [Y0.8Ca0.2](Ba0.5Sr0.5) 2Cu3O7−δ fue preparado por el método Sol-Gel, un método químico más barato que el método físico de Reacción de Estado Sólido (RES) para la preparación de superconductores. El método Sol-Gel reduce las impurezas o fases secundarias, además de necesitar solo dos tratamientos térmicos para obtener el compuesto superconductor. Se preparará una muestra de YBa2Cu3O7−δ y una de [Y0.8Ca0.2] (Ba0.5Sr0.5) 2Cu3O7−δ para poder comparar los resultados que obtengamos de cada una de las muestras. La estructura cristalina de las muestras se estudió mediante la técnica de Difracción de rayos-X (DRX), mientras que la estructura electrónica se estudió mediante la técnica de Espectroscopía de Fotoemisión de rayos X (XPS) tomándose medidas a temperatura ambiente (estado normal) y a 30 K (estado superconductor) para ambas muestras. Ambas técnicas fueron apoyadas por el método de Refinamiento Rietveld, el cual nos proporcionará tanto los parámetros cristalográficos como el diagrama de densidad electrónica. Los resultados obtenidos mostraron que la estructura cristalina de nuestro superconductor cambiaba de ortogonal a tetragonal con respecto a la del YBa2Cu3O7−δ debido a las incorporaciones de los elementos Ca y Sr al compuesto base, también se observó muchas variaciones en los parámetros de red del compuesto. En el análisis de la estructura electrónica se reveló la existencia de los 3 estados de oxidación del cobre presentes en nuestro compuesto, Cu1+, Cu2+ y Cu3+. Además, se comprobó la existencia de la hibridización Cu3d-O2p. Por último, el diagrama de densidad electrónica corrobora el mayor comportamiento metálico del compuesto con respecto al YBa2Cu3O7−δ. / Tesis

En este trabajo de Tesis, presento los estudios obtenidos del compuesto Y2BaCuO5 (Sistema Y211), que es una fase que se presenta en uno de los sistemas superconductores más estudiados el YBa2Cu3O7-_ (denominado sistema Y123) que tiene una temperatura crítica aproximada de 90 K. Este sistema Y123 es una triple Perovskita que tiene una estructura cúbica cuya preparación requiere de una calcinación y de dos tratamientos térmicos en flujo de oxígeno a 950 °C. Del producto final obtenido en la preparación del Y123 coexisten otras fases como el Y2BaCuO5 (Y211) también llamado fase verde debido a su coloración presentada, y el CuO que aparece en pequeñas proporciones. En el presente trabajo se estudia el compuesto Y2BaCuO5 (Y211) precursor y con un posterior recocido a temperaturas mayores que 1000°C. Luego de los respectivos tratamientos térmicos a temperaturas de 1100 °C y 1300 °C, la caracterización se hizo por medio del respectivo difractograma de rayos X y el análisis estructural se hizo usando el método de Rietveld en la que propuso diferentes modelos de su estructura cristalina que permitió determinar que se trata de una fase ortorómbica de grupo espacial pnma, además mediante este método se determino los respectivos parámetros de red para modelar la estructura. El estudio morfológico y químico fue realizado mediante un microscopio electrónico de barrido y EDX. / In this Thesis, I present the obtained studies of the compound Y2BaCuO5 (System 211), which is a phase of one of the superconducting systems more studied the YBa2Cu3O7-_ (denominated Y123 System) that has an approximate critical temperature of 90 K. This system is a Perovskita triple that has a cubical structure. For their preparation it is required of a calcinations and of two thermal treatments in oxygen flow at 950 °C. Of the obtained end item in the preparation of the Y123 other phases like the Y2BaCuO5 they coexist (Y211) also called green phase due to their presented coloration, and the CuO also coexist that appears in small proportions. In the present work the compound Y2BaCuO5 (Y211) precursory and with a later one annealed to temperatures greater studies than 1000 °C. after the respective heat treatments to temperatures of 1100 ºC and 1300 ºC, the characterization became by means of respective X-ray diffraction spectra and the structural analysis it was made using the method of Rietveld in which proposed different models of its crystalline structure that allowed to determine that pnma is an orthorhombic phase of space group, in addition by means of this method I determine the respective parameters to network to model the structure. The morphological and chemical study was made by means of an electron microscope of sweeping and EDX.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Expone la fabricación de películas superconductoras YBa2Cu3O7 (YBCO) mediante el método de deposición de solución química (DSQ) sobre el sustrato monocristalino SrTiO3 [100]; dicho sustrato posibilitó un crecimiento de la película en forma preferencial en la dirección del eje-c. Se fabricaron tres películas utilizando las temperaturas de sinterizado de: 820 oC, 840 oC y 860 oC. El segundo objetivo es caracterizar las películas superconductoras por medio de imágenes ópticas, DRX y medidas de momento magnético vs la temperatura. La preparación de la solución química, se realizo por el método de precipitación de partículas siguiendo la ruta del método Sol-Gel, para esto, se utilizaron acetatos de ytrio, bario y cobre, las cuales fueron precipitadas en ácido oxálico. Se obtuvo la formación de los oxalatos de Y, Ba y Cu en fase de precipitación coloidal. Para la DSQ de dichos oxalatos en los sustratos se utilizó una Pipeta de Fisher. Posteriormente las películas depositadas fueron sometidas individualmente a tratamiento térmico, para esto se siguieron las siguientes etapas: precursor, calcinado y sintetizado. Obteniendo así una película de YBCO deposita sobre el sustrato SrTiO3. La observación de las imágenes ópticas, con un aumento de X100, mostro la morfología superficial de las películas, se obtuvo una deposición no homogénea con grietas típicas de las cerámicas sometidas a grandes esfuerzos, granos con orientación en el eje-c. Obteniéndose una mejor morfología superficial en la imagen tomada a la muestra prepara a la temperatura de 860 oC. El análisis de la DRX muestra claramente los picos del sustrato SrTiO3, en las direcciones (100) (200) y (300), estos picos se repetirán en todos las muestras. También confirma el crecimiento epitaxial preferencial (00l) de los cristalitos del YBCO; son claramente apreciables picos correspondientes al YBCO en las direcciones (002), (003), (004), (005), (006), (007), además se observo la presencia de otras fases como Y2O3, Y2BaCuO5, BaCuO2, Cu2BaO2, además se observa un mayor grado de epitaxia en la muestra preparada a la temperatura de 860 oC. Los resultados de las medidas del momento magnéticas en procesos Zero Field Cooling (ZFC) y Field Cooling (FC) vs. la temperatura, confirmaron la fabricación películas superconductoras con temperatura crítica superconductora de 90 K, para las tres muestras. / Tesis

Los sistemas altamente correlacionados presentan una amplia variedad de fascinantes propiedades y se están estudiando de forma intensa desde hace ya varios años. Particularmente, desde el descubrimiento de los cupratos superconductores en 1986, se han escrito una gran cantidad de trabajos concernientes al mecanismo que genera la superconductividad de alta temperatura. La famosa teoría BCS en la cual el apareamiento de los electrones se obtiene como consecuencia de una atracción inducida por la interacción con los fonones es consistente con un gran número de experimentos en superconductores convencionales. Sin embargo, esta teoría no explica las altas temperaturas críticas que presentan algunos superconductores no convencionales. Aunque a lo largo de los últimos años se ha trabajado intensamente para poder explicar la existencia de superconductividad no convencional, aun no se ha logrado consensuar con respecto a la teoría mas apropiada. Una de las teorías que parece tener los ingredientes necesarios para alcanzar este fin está basada esencialmente en el proceso de dopar un aislador de Mott y en que la superconductividad se genera directamente de la interacción repulsiva entre los electrones. Por este motivo entender el diagrama de fases en todo el régimen de dopajes se ha vuelto un problema de importancia en materia condensada. Desde el límite de grandes dopajes, donde los sistemas están descritos por la teoría de Landau, se debe entender el mecanismo por el cual esta descripción se vuelve inviable dando lugar a fases exóticas como los cristales líquidos o fases de tipo nemáticas. Por otro lado en el régimen de muy bajo dopaje el estado fundamental generalmente es un estado antiferromagnético. Al aumentar el dopaje este estado se vuelve inestable dando lugar a nuevas fases. En este límite el sistema suele estar descrito por un modelo de Heisenberg antiferromagnético como teoría efectiva de bajas energías. En esta tesis se investigaron estos dos límites en el ámbito de los sistemas altamente correlacionados. Por un lado, se estudiaron las condiciones por las cuales se producen rupturas en la descripción del líquido de Fermi y las simetrías de las posibles fases más allá de esta inestabilidad. Desarrollamos para esto un método que puede aplicarse en forma sistemática a un amplio espectro de modelos de electrones sobre redes bidimensionales. Por otro lado se estudió el límite opuesto donde se desea entender cuales son los factores que desestabilizan el orden antiferromagnético del sistema. En este régimen, los modelos antiferromagnéticos en dos dimensiones han cobrado un interés a causa de su conexión con los superconductores de alta temperatura. En particular, es necesario comprender los factores que hacen que fases ordenadas se desestabilicen dando lugar a fases exóticas como los llamados líquidos de espín. Esta tesis se divide en tres partes: en la primera se presentan las motivaciones y algunos de los modelos y técnicas que se usarán a lo largo del resto de la tesis. La segunda parte esta centrada en el estudio de las posibles inestabilidades del líquido de Fermi en redes bidimensionales. Dando primero una introducción simple a la teoría de Landau del líquido de Fermi, luego desarrollamos un método que permite detectar inestabilidades del mismo en una gran cantidad de modelos. Aunque se describen aplicaciones del mismo a diferentes modelos en la red, la presentación del método se hace independientemente del modelo en cuestión de manera de que pueda ser utilizado de forma sistemática en otros contextos. En la tercera parte de la tesis se presenta el estudio realizado sobre un antiferromagneto frustrado en dos dimensiones sobre la red hexagonal en 2 dimensiones (o panal de abejas). Usando una teoría de campo medio basada en la representación de los operadores de espín en términos de bosones de Schwinger, se estudia la estabilidad del estado de Néel a medida que se incrementa la frustración del sistema.