No description available.

In the present thesis the superconducting properties of the Iron-based Ba_{1-x}Rb_{x}Fe_{2}As_{2} arsenides, and A_{x}Fe_{2-y}Se_{2} (A = Cs, Rb, K) chalcogenides are investigated by means of Muon Spin Rotation Spectroscopy. The temperature and pressure dependence of the magnetic penetration depth is obtained form muSR experiments and analyzed to probe the superconducting gap-symmetries for each samples. The Ba_{1-x}Rb_{x}Fe_{2}As_{2} system is described within the multi-gap s+s-wave scenario and results are discussed in the light of the suppression of inter-band processes upon hole doping. Due to the lowered upper critical field Bc2 and reduced Tc, a large section of B-T-p phase diagram is studied for the hole-overdoped x=1 case. By applying hydrostatic pressure, the RbFe_{2}As_{2} system exhibits a classical BCS superconducting characteristics. The A_{x}Fe_{2-y}Se_{2} chalcogenide represents a system containing magnetically ordered and superconducting phases simultaneously. In all investigated chalcogenide samples, about 90% of the total volume show the strong antiferromagnetic phase and 10% exhibit a paramagnetic behavior. Magnetization measurements reveal a 100% Meissner effect, while muSR clearly indicates that the paramagnetic phase is a perfect superconductor. Up to now, there is no clear evidence whether the antiferromagnetic phase is also superconducting. The microscopic coexistence and/or phase separation of superconductivity and magnetism is discussed. Moreover, a new hydrostatic double-wall pressure cell is developed and produced, satisfying the demands of muSR experiments. The designs and characteristics of the new pressure cell are reviewed in the present thesis.

Thermal conductivity measurements are made on a variety of systems in order to probe low energy quasiparticle excitations. In particular, thermal conductivity measurements were made on the iron based superconducting material LaFePO at temperatures from 60 mK to 1 K and in fields from 0 T to 5 T in order to shed light on the symmetry of the superconducting order parameter. A substantial non-zero electronic contribution to the thermal conductivity is observed and interpreted as sub-gap electronic quasiparticles which is clear evidence for a nodal gap symmetry. A high scattering rate and non-T3 temperature dependence of the conductivity is evidence against the d-wave scenario. However, the field dependence does seem to suggest that the anisotropic s+- picture is a likely candidate for the order parameter, although more theoretical work is required to confirm this. Thermal conductivity measurements were also made on the spin-ice system Ho2Ti2O7 between 50 mK and 1.4 K in applied magnetic fields from 0 T to 8 T in an attempt to observe the much debated magnetic monopole-like quasiparticles. An applied magnetic field of 8 T was applied along to [111] direction as to fully polarize the magnetic moments in order to extract the phonon contribution of the thermal conductivity. The low field thermal conductivity reveals evidence for an additional heat transfer mechanism that also scatters phonons which is magnetic in nature. This is taken to be evidence for the existence of monopole-like excitations out of the spin-ice ground state and is described by existing Debye-Huckel theory. Thermal transport was used in conjunction with charge conductivity to study the unconventional quantum critical point (QCP) in the heavy-Fermion superconductor beta-YbAlB4 at temperatures down to 60 mK and in fields up to 2 T. The results show that the Wiedemann-Franz law (WFL) is obeyed down to the lowest measured temperatures indicating that the Landau quasiparticles remain intact near the QCP. A small suppression of the Wiedemann-Franz ratio (L/L0 = kappa / sigma T L0) is seen at finite temperatures (T < 1 K) with minimal dependence on magnetic field. Comparing with other similar quantum critical systems, it becomes apparent that inelastic scattering events have little effect on the transport and are mainly field independent in beta-YbAlB4. An overview of the design for a new thermal conductivity mount is also presented. The design hinges around the idea of building the experiment mount into a small copper box rather than on an open frame. Not only does this provide mechanical stability for safe transportation, it also reduces the noise caused by electromagnetic interference (EMI) in the sample thermometers by more than a factor of ten over the old wire frame design.

This thesis describes investigations performed into the growth and characterisation of Bi-based (Bi₂Sr₂Ca_n-1Cu_nO_{2n + 4 + x}, n=2, 3) ceramic superconducting material in the form of thin films, about 0.5μm thick, grown on single crystal MgO, LaAIO₃ and SrTiO₃ substrates by r.f. magnetron sputtering. The effect of oxygen content on the Pb doped Bi-2223 (n=3) phase was also studied by changing the cooling process and by annealing in different partial pressures of oxygen at ambient pressure. The films produced have been assessed by considering their initial composition where it is found that Bi/Sr ratios can be between 0.9<Bi/Sr<1 for the Bi-2212 (n=2) phase, while for the Bi-2223 phase the Bi-content should be below 1.9 or lower than the Sr-content, for the films not to peel off the substrate during high temperature annealing. T_{c- zero} of around 80K is achievable for (Ca + Sr)/Bi ratios between 1.4 and 1.65 while T_{c- onset} remains above 90K for Bi-2212 films. However, the best superconducting properties can be obtained for a (Ca + Sr)/Bi ratio which is quite close the nominal composition. The use of a heavily Pb doped target is an effective way of Pb doping Bi-2223 thin films. A Bi-content of 1.4<Bi<1.8 in as deposited films may provide almost single phase Bi-2223 thin films with Tc values running from 105.5K to 109.5K and Jc>10,sup>4</sup>A/cm² at 77K. The effect of the initial Pb content and annealing conditions on the formation of the Bi-2223 phase was investigated. It was found that high Pb content (0.9<Pb/Bi<1.5) lowers the formation temperature appreciably and increases the range of sintering temperature (to at least 10K). The Bi-2223 phase starts to form at 835°C from the initial phases (Bi-2212, CuO and Ca₂PbO₄) formed below 835°C and its fraction increases with increasing sintering temperature up to 862°C, while the fraction of initial phases decreases. An annealing duration of 30 min. has provided highly oriented films with c-axis perpendicular to the substrate surface and sharp superconducting transition (<5K). Although Pb/Bi ratio is not critical in the range studied, when it is above 1.3 slow heating and cooling is necessary to prevent retention of excess Ca₂PbO₄ in the film after sintering. On LaAIO₃ and SrTiO₃ perovskite substrates, T_c is at least 5K lower than in the case of MgO. Nevertheless, LaAIO₃ can provide good microstructure with a critical current density, of 5x10⁴A/cm² at 77K. The direction and the range of variation of T_c in Bi-2223 films with oxidising process can be related to both the film composition (especially Bi and Pb content) and initial oxygen content. The variation range of T_c with oxidising is controlled by the Pb content. However, the maximum variation is around 4K at ambient pressure. Radiation response measurements were carried out on films patterned into a 150μm wide, and 1 cm long meander-type structure using standard photolithography and wet chemical etching in EDTA. The results showed that the optical response using a continuous wave (cw) He-Ne laser is bolometric, while the microwave response using a 34.5 GHz Gunn diode microwave generator contains a non bolometric component. Such polycrystalline Bi-based high T_c thin films may have interesting applications as sensitive microwave detectors, but they are not particularly good for microwave applications because of their high surface resistance, Rs, at microwave frequencies.

En aquesta Tesi Doctoral ens hem plantejat dos objectius fonamentals: d'una banda, la caracterització de materials magnètics adients per a l'enregistrament magnètic perpendicular i, d'altra banda, l'estudi de les propietats magnètiques dels òxids de Ni tipus La(2)NiO(4), isoestructurals als òxids de Cu superconductors d'alta temperatura critica.A. Materials per a l'enregistrament magnètic:Pel que fa als materials per l'enregistrament magnètic perpendicular (l'eix de fàcil magnetització de les partícules es perpendicular al pla del suport, amb la qual cosa hom permet d'augmentar la densitat d'informació sense augmentar el risc de desimantació bit a bit), el millor de fàcil magnetització de les partícules sigui perpendicular al pla del suport atès la seva i) bona magnetització de saturació, ii) morfologia de prisma hexagonal i iii) forta anisotropia magnetocristal.lina uniaxial al llarg de la dirección perpendicular a la cara hexagonal, la qual cosa fa que l'eix de fácil magnetització de les partícules sigui perpendicular al pla de suport. Malauradament, les partícules de BaFe(12)O(19) presenten coercitivitats massa elevades (H(C) = 5000- 6000 Oe a temperatura ambient) per a la seva aplicació tecnològica, de manera que al dopar la fase pura amb algun element que redueixi aquest valor. Fins el moment, l'aspirant més idoni sembla ser el catió Co(2+), car comporta una forta contribució negativa (planar) a la primera constant d"anisotropia.En aquest sentit, per tal de mantenir la neutralitat elèctrica, els dopatges que hem realitzat són bicatiònics: cal acompanyar el catió Co(2+) amb algun element tetravalent M(4+). Així, en aquest estudi hem assatjat dues families de dopatge, la familia tipus BaFe(12-2x)Co(x)Ti(x)o(19) (O menor o igual que X menor o igual que 1.0), que anomenem sèrie de dopatge Co-Ti, i la familia tipus BaFe(12-2x)Co(x)Sn(x)O(19) (O menor o igual que X menor o igual que 1.0), que anomenem sèrie de Co-Sn. Dels resultats experimentals obtinguts i de la seva anàlisi, podem concloure:1) hem determinat, mitjançant la difracció de neutrons i les mesures termomagnètiques, la distribució catiònica i l'evolució de l'estructura cristal.logràfica amb el dopatge. Tanmateix, per a la sèrie Co-Ti hem proposat una possible evolució de l'estructura magnètica. 2) hem comparat les propietats intrínsiques i extrínsiques d'ambdues sèries, tot i emfatizant aquelles diferències que poden entendre's en termes de la diferent distribución catiònica existent.3) com a corolari d'aquesta comparació, podem concloure que la sèrie de dopatge Co-Sn es presenta com una bona alternativa a la sèrie clàssica Co-Ti, per la seva utilització com a material per a l'enregistrament magnètic. B. Oxids de Ni tipus La(2)NiO(4).En els darrers anys, gran quantitat d'estudis experimentals han estat realitzats per tal de caracteritzar les propietats físiques del sistema La(2-x)Sr(x)CuO(4-6) , en el qual la superconductivitat d'alta temperatura fou detectada per primer cop. Ara bé, fins fa poc temps, hom no havia dedicat massa atenció a la fenomenologia d'una altra familia de compostos que presenta un conjunt de versemblances estructurals, magnètiques i electròniques sorprenents amb aquests òxids de coure. Ens referim als òxids de Ni tipus RE(2-x) Sr(x)(NiO)(4-6) (RE = La, Nd, Pr). Fins i tot, darrerament, alguns autors asseguren l'existència d'un petit percentatge de fase superconductora en el sistema La(2-x)Sr(x)NiO(4), malgrat que aquest fet no ha estat experimentalment comprovat per d'altres grups d'investigació. D'una banda, l'estudi de las propietats físiques del sistema La(2-x)Sr(x)NiO(4-6) ens ha d'ajudar a discernir quins són els fenòmens rellevants en l'aparició de la superconductivitat en els òxids de coure isoestructurals, alhora que es pot clarificar la influència de les propietats de l'estat normal en l'estat superconductor.D'altra banda, l'estudi dels òxids de Ni on hi és present una terra rara paramagnètica (Nd, Pr) (2-x)Sr(x)NiO(4+6) és fortament atraient per tal d'entendre les complexes interaccions magnètiques metall de transició-terra rara, molt més, després del descobriment de electrònica en la família tipus Nd(2-x)Ce(x) CuO(4). D'aquesta tasca podem concloure:1) en els compostos estequiomètrics La(2)NiO(4) i Nd(2)NiO(4) observem l'aparició d'una component feble ferromagnètica al llarg de l'eix "c" de l"estructura. Aquesta component es desenvolupa per sota de la temperatura a la qual es produeix la transició ortoròmica-tetragonal, i és resultat de la rotació dels octàedres NiO(6) que genera aquesta transició, la qual cosa provoca que els moments magnètics del Ni z+ no es disposin el pla de la base, sinó que formin un angle "teta" amb aquest. Aquest angle val teta = 0.10º en el La(2)NiO(4) i teta = 10º en el Nd(2)NiO(4) .2) el comportament magnètic del compost estequiomètric La(2)NiO(4) s'allunya del d'un sistema veritablement bidimensional, atès que la interacció intrapla disminueix, (amb la conseqüent reducció de la longitud de correlació AF instantània spin-spin), i la interacció entre plans augmenta, respecte els òxids de Cu isoestructurals. Aquestes diferències són degudes la simetria local dels octàedres NiO(6) i CuO(6): en el La(2)CuO(4) aquest octàedre pateix un fort estirament axial, la qual cosa afavoreix les correlacions magnètiques bidimensionals, mentre que en el La(2)NiO(4) aquesta distorsió no és tan exagerada. Tanmateix, la component feble ferromagnètica és del mateix ordre de magnitud en tots dos compostos. 3) en el compost estequiomètric Nd(2)NiO(4), palesem l'existència de cinc transicions de fase, les quals associem a l'ordre de llarg abast del Ni(2*) (T(N1) aprox. igual a 320 K) la transició de fase ortoròmbica-tetragonal (T(C1) = 130 K), a dues possibles reorientacions dels spins de Ni Ni(2+) (T(C2) aprox. igual a 68 K, T aprox. igual a 45 K), i a l'ordre a llarg abast del Nd(3+) (T(N2) aprox. igual a 11 K). Tanmateix, el camp intern que indueix la compoment feble ferromagnètica (H(int) aprox. igual a 5.2 T) és molt més gran que en els superconductors electrònics de Cu.4) en els sistemes Re(2-x)Sr(x)NiO(4+6) (Re = La, Nd), els forats introduits en l'estructura són, probablement, de caire O(2p), de manera que, d'una banda, els cations Ni(2+) no es veuen sensiblement modificats en dopar, i, d'altra banda, el mecanisme que provoca tant el col.lapse de l'ordre AF de llarg abast com la reducció de la longitud de correlació, és el mateix que en els òxids de coure isoestructurals: el moment magnètic associat al forat provoca una disrupció local de l'estructura antiferromagnètica, la qual s'estèn a tota la xarxa quan el portador és mòbil.5) en resum, les diferències més importants entre les propietats magnètiques dels òxids de Ni i els de Cu isoestructurals semblen originades per la diferent magnitud de les correlacions magnètiques. El nostre treball suggereix doncs que si el mecanisme de la superconductivitat és d'origen magnètic, els òxids de Ni podrien arribar a ser superconductors, però amb una temperatura de transició més baixa. Prèviament, però, caldria assolir conductivitat metàl.lica.

Thesis (Ph.D.)--Tufts University, 1989. / Submitted to the Dept. of Physics. Includes bibliographical references (leaves 192-204). Access restricted to members of the Tufts University community. Also available via the World Wide Web;

Thesis (Ph.D.)--McMaster University (Canada), 1993. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 54-12, Section: B, page: 6277. Adviser: T. Timusk.

Thesis (Ph.D.)--McMaster University (Canada), 1995. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 56-12, Section: B, page: 6833. Adviser: J. S. Preston.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2007. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 187-192).

Thesis (Ph.D.)--University of Wollongong, 2003. / Typescript. Bibliography.