Orientador: Pascoal José Giglio Pagliuso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:52:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_PriscilaFerrariSilveira_D.pdf: 147107080 bytes, checksum: e6ecb488eaabaaa03a84f0aa02f1bec0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O entendimento microscópico da intrincada relação entre magnetismo e supercondutividade não-convencional e atualmente um dos grandes problemas em aberto em física da matéria condensada. Em especial, compostos com estrutura cristalina tetragonal parecem favorecer a emergência de tal fenômeno. Os compostos intermetálicos tetragonais BaFe2As2 e EuFe2As2 cristalizam na estrutura tetragonal ThCr2Si2 (I 4/mmm) com camadas de FeAs separadas por átomos de bario/europio. Ambos os compostos apresentam uma distorção estrutural (tetragonal para ortorrômbica) acompanhada for uma transição de fase magnética do tipo onda de densidade de spin (ou SDW, na sigla em inglês) em TSDW = 140 K e TSDW = 190 K, respectivamente. E notável que esta fase magnética pode ser suprimida em direção ao estado supercondutor através de substituição quica ou pressão aplicada. Neste trabalho, apresentamos o estudo sistemático das propriedades do composto intermetálico tetragonal BaFe2As2 em função de tr^es parâmetros: substituição de Eu no sitio cristalográfico do Ba; substituição de metais de transição TM = Mn, Co, Ni, Cu e Ru no sitio cristalográfico do Fe e/ou pressão hidrostática. Para tal proposito, primeiramente sintetizamos amostras de alta qualidade através do método alternativo de fluxo metálico de In. A caracterização macroscópica dos compostos foi realizada através das técnicas experimentais de medidas de susceptibilidade magnética, calor especifico, resistividade elétrica em pressão ambiente e sob pressão hidrostática, além da caraterização estrutural através da difração de pó de raios-X. No que diz respeito a caracterização microscópica, a investigação experimental foi realizada através da técnica de ressonância de spin eletrônico (RSE) utilizando como provas os ons paramagnéticos de Eu2+ e Mn2+/Cu2+, além do estudo de absorção de raios-X (EXAFS) tanto na borda K do As quanto na borda do Fe. Dessa forma, foi possível investigar a dinâmica de spins no plano e fora do plano de FeAs e sua relação com as distorções locais do material. Nossos resultados evidenciam que a diminuição da distância Fe-As esta intimamente ligada a supressão da fase SDW e a localização das bandas 3d do Fe no plano Fe-As. O aumento do caráter orbital planar xy/x2 - y2 na superfície de Fermi parece ser um ingrediente propício para a emergência da supercondutividade nessa classe de compostos / Abstract: The microscopic understanding of the intricate interplay between magnetism and unconventional superconductivity is currently one of the great open questions in condensed matter physics. In particular, compounds with a tetragonal crystal structure seems to be favorable to the emergence of such phenomena. The intermetallic compounds BaFe2As2 and EuFe2As2 crystallize in the tetragonal ThCr2Si2-type structure (I 4/mmm) with FeAs sheets separated by barium/europium layers. Both compounds exhibit a structural distortion accompanied by a magnetic spin-density wave (SDW) phase transition at TSDW = 140 K and TSDW = 190 K, respectively. Remarkably, this SDW phase can be tuned toward a superconducting state by substitution and applied pressure. In this thesis, we will present a systematic study of the intermetallic tetragonal compound BaFe2As2 as a function of three parameters: Eu substitution in the Ba crystallographic site, transition metal (TM) substitution (TM = Mn, Co, Ni, Cu, and Ru) in the Fe site, and/or applied hydrostatic pressure. For this purpose, we have grown high-quality single crystals by the alternative In-ux method. The macroscopic characterization has been made by measurements of magnetic susceptibility, specic heat and electrical resistivity at ambient pressure and under hydrostatic pressure. Concerning the microscopic investigation, the experimental approach consists in using electron spin resonance (ESR) technique employing paramagnetic ions of Eu2+ and Mn2+/Cu2+ as probes in the Ba and FeAs planes, respectively and X-ray absorption spectroscopy (XANES and EXAFS) in both As and Fe K edges. In this manner, it was possible to study the site specific spin dynamics and its relation with local distortions in the material. Our results evidentiate that the decrease in the Fe-As distance is intimately related to the SDW phase suppression and to a localization of the Fe 3d bands in the FeAs plane. This increase in the planar xy/x2 - y2 orbital character at the Fermi surface appears to be a propitious ingredient to the emergence of superconductivity in this class of materials / Doutorado / Física / Doutora em Ciências

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4291_1.pdf: 4548863 bytes, checksum: 15fb3b6cbaeb6e73f3d21fb42e894888 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Na última década tem sido mostrado que híbridos supercondutor-ferromagnéticos podem usar o ferromagnetismo para melhorar algumas propriedades dos supercondutores. Um exemplo bem-sucedido é uma bicamada formada por um filme supercondutor e um filme magnético nanoestrutrado. Esse sistema se apresenta como uma maneira eficiente e altamente controlável de aprisionar e/ou manipular o movimento dos vórtices. Além disso, pode apresentar geração espontânea de pares vórtice-antivórtice (v-av), com conseqüências profundas sobre as características da amostra. A maneira como estes pares são gerados e a forma com que influem nas propriedades macroscópicas do supercondutor continuam sendo matéria de intenso debate. Neste trabalho, foram resolvidas numericamente as equações de Ginzburg-Landau dependentes do tempo (TDGL) para fazer uma análise detalhada da nucleação de pares v-av num filme supercondutor interagindo com uma camada de dipolos magnéticos pontuais idênticos, localizados acima da superfície supercondutora e polarizados perpendicularmente ao filme. A simulação utiliza o método de variáveis de ligação com invariância de calibre adaptado para o algoritmo de diferenças finitas e foi utilizada para calcular a densidade de pares de Cooper assim como a vorticidade e a energia livre do sistema. Esse estudo é realizado em função da temperatura, a intensidade do momento magnéi ii tico m e parâmetros geométricos da rede de dipolos. Observamos transições abruptas no número de pares v-av estabilizados por cada dipolo em função de m, assim como transições na maneira como os antivórtices se arranjam em torno dos vórtices. Em geral, quando a distância d entre as camadas supercondutora e de dipolos é maior ou da ordem do comprimento de coerência do supercondutor », observa-se que os antivórtices se arranjam em torno das posições intersticiais da rede de dipolos. A esta fase denominamos deslocalizada, pois os antivórtices encontram-se desligados dos vórtices. Para d / », os antivórtices posicionam-se nas proximidades dos dipolos magnéticos, fase que chamamos localizada (os antivórtices estão agora ligados aos vórtices). Apresentamos um diagrama de fases que resume as várias configurações de vórtices e antivórtices encontradas e propomos um experimento baseado em técnicas usuais de medidas de transporte o qual poderia ser utilizado para identificar estas fases

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7989_1.pdf: 1716960 bytes, checksum: 98f56fbc3bd8ef81cb2230ae53e372ac (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Neste trabalho, utilizamos a teoria de London para determinar as respostas magnéticas em um sistema supercondutor semi-infinito e em um sistema confinado. O estudo dos campos magnéticos através da teoria de London permite investigar as propriedades eletrodinâmicas e introduzir ferramentas robustas para o uso de simulação computacional. Estudamos as modificações causadas pela forma do sistema em suas propriedades básicas, como o campo crítico inferior, Hc1, e o campo de penetração, Hen, analisando o impacto causado por defeitos estruturais na geometria. No sistema semi-infinito, consideramos uma interface plana com uma endentação na superfície. No sistema confinado, consideramos um supercondutor com simetria cilíndrica onde investigamos a formação de cadeias de vórtices e as mudanças configuracionais obtidas pela aplicação de campo magnético paralelo µa superfície. A formação dessas cadeias ¶e estudada utilizando simulação Monte Carlo. No capítulo apresentamos a história do desenvolvimento da supercondutividade e seus principais formuladores segundo ordem cronológica, começando com sua descoberta por Heike Kamerlingh Onnes, em 1912, até os supercondutores de mais alta temperatura cr¶³tica, Tc = 138 K. No capítulo 2 discorremos sobre as duas principais teorias fenomenológicas da super-condutividade: a teoria de Ginzburg-Landau e a teoria de London. Descrevemos as duas teorias e definimos a notação a ser utilizada em todo o resto da dissertação. Em especial daremos atenção µa equação de London e as equações de Ginzburg-Landau. E também apresentamos uma breve introdução sobre os métodos computacionais e abordagens numéricas que foram empregados neste trabalho. No capítulo 3, discutimos as propriedades eletrodinâmicas de um supercondutor semi-infinito com uma endentação. Investigamos a variação do campo de penetração, Hen, devido a endentação para várias configurações geométricas da interface. O capítulo 4 trata das propriedades de um sistema supercondutor confinado em duas dimensões, onde estudamos as configurações de vórtices, e sua dependência com os parâmetros geométricos envolvidos. Investigamos os campos de mudança configuracional (matchingfields) e a curva de energia livre em função do campo externo, G(H). O Capítulo 5 mostra as conclusão que obtivemos utilizando o sistema semi-infinito e o confinado

Orientadores: Amir Ordacgi Caldeira, Newton Cesário Frateschi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-22T06:59:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FelipeGustavodaSilva_M.pdf: 5201395 bytes, checksum: aa675cbe9765e61acda958aff38d1a42 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Dispositivos baseados em junções Josephson tem desempenhado um papel importante tanto em ciências básicas quanto aplicadas. Neste trabalho, descrevemos a fabricação e caracterização DC de junções Josephson do tipo ScS (superconductor-constrição-supercondutor). Os dispositivos exibem uma característica VI que concorda com o bem conhecido modelo RSJ (resistência nula abaixo de uma corrente crítica mas constante e não nula acima dessa corrente) para temperaturas ~ 2 K. Para temperaturas um pouco maiores, observamos vários estados resistivos na curva VI, os quais são tipicamente atribuídos ao fluxo de vórtices de Abrikosov no interior da constrição. As medidas, porém, também sugerem que este pode não ser o caso nesses dispositivos devido à pequena magnitude do campo magnético autoinduzido na constrição, se comparado aos campos típicos que a levariam ao estado misto / Abstract: Josephson junction devices have played a role in fundamental and applied sciences. In this work, we report the fabrication and DC characterization of niobium Josephson junctions of the ScS (superconductor-constriction-superconductor) type. The devices exhibit a VI characteristic in accordance with the well known RSJ model (vanishing resistance below a critical current and constant nonzero resistance above it) for temperatures ~ 2 K. For slightly higher temperatures, we observe several resistive states in the VI curve which are usually attributed to the flow of Abrikosov vortices within the constriction. Our measurements, however, suggest that this might not be the case in these devices due to the smallness of the self-induced magnetic field in the constriction in comparison with the typical fields which drive it into the mixed state / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Carlos Rettori / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:45:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Urbano_RicardoRodrigues_D.pdf: 7003500 bytes, checksum: 302763535eafe1664ae875c23c64eaec (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta tese é o resultado da investigação de dois temas principais: o composto supercondutor MgB2 e o sistema semicondutor Ca1-xRxB6 dopado com terras raras R. O composto MgB2 é conhecido desde 1950, porém, só recentemente foi descoberto como sendo um supercondutor (tipo II) com uma temperatura crítica Tc @ 40 K. Esta descoberta realimentou o interesse nos materiais supercondutores não-óxidos, iniciando assim a procura por supercondutividade em vários outros compostos como, por exemplo, MgCNi3 e recentemente, diamante. A motivação do ponto de vista de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) se dá pela possibilidade de estudar o estado supercondutor misto numa ampla faixa de temperatura, via a ressonância dos elétrons de condução (CESR). Utilizando as freqüências de microondas de 4.1 GHz (banda S) e 9.5 GHz (banda X), o campo de ressonância (H r para g ~ 2:00) assume valores entre Hc1< Hr « Hirr £ Hc2 e, conseqüentemente, os elétrons de condução certamente estarão sondando a Distribuição de Campo Magnético Interno (DCMI) gerada pela rede de vórtices de MgB2. Com a atenção voltada às propriedades do estado misto deste supercondutor, apresentamos nesse trabalho a primeira, direta e não ambígua observação da DCMI, juntamente com o efeito de desancoramento da rede de linhas de fluxo. Determinamos a temperatura de desancoramento Tp (v), a qual separa o regime de movimento viscoso do regime de aprisionamento de vórtices. Também propomos um diagrama de fases supercondutor para a região de baixos campos magnéticos para nossa amostra estequiométrica. Comparativamente ao estudo do composto estequiométrico, estudamos amostras de Mg1-xB2(0 £ x £ 0.15). Para x ~ 0.15, encontramos a presença de duas linhas de ressonância, sugerindo uma possível segregação de fases. Além disso, a maior Tp encontrada, e o mais rápido alargamento e distorção da largura de linha do CESR no estado misto, comparados à amostra estequiométrica, são ambos consistentes com uma maior concentração de defeitos. Os hexaboretos RB6 (R = terra rara ou metais alcalinos terrosos) pertencem a uma classe de materiais que está sendo extensivamente estudada atualmente. Eles cristalizam numa rede cúbica simples tipo CsCl, e exibem um vasto universo de fascinantes propriedades físicas. Metais de bandas simples (LaB6), magnetos de momento local convencional (GdB6), sistemas de denso comportamento Kondo (CeB6) ou ainda ferromagnetismo (FM) de baixa densidade de portadores em sistemas com momentos localizados como EuB6, fazem parte deste grupo. Esta riqueza de fenômenos, combinada à simplicidade cristalográfica, torna os hexaboretos um sistema ideal para se estudar as propriedades magnéticas e eletrônicas destes compostos. Recentemente, foi encontrado que CaB6 dopado com impurezas de La 3+ (0.5%) exibe um FM (0.07 m B/La) em alta temperatura (Tc ~ 600 - 900 K), sem que os elementos constituintes tenham orbitais d ou f parcialmente preenchidos. Enorme esforço tanto teórico quanto experimental foi devotado para esclarecer esta intrigante propriedade, na tentativa de estabelecer a origem deste WF e seu relacionamento com a natureza condutora real de CaB6 dopado com R. Particularmente, encontramos em nosso estudo através da técnica de RPE em monocristais de CaB6 dopados com Gd 3+, que o processo de dopagem é não-homogêneo, apresentando diferentes regimes de concentração, inclusive coexistência de fases isolante e metálica. Este resultado sugere que uma abrupta mudança no ambiente local do Gd 3+ , associada à transição metal-isolante, pode estar ocorrendo. A configuração eletrônica de Eu 2+ é idêntica a do Gd 3+ (4f 7 , 8 S 7/2). No entanto, o efeito da dopagem de Gd 3+ e Eu 2+ em CaB6 é diferente: Eu 2+ tem a mesma valência de Ca 2+ enquanto Gd 3+ doa um elétron extra ao sistema, criando um estado doador tipo-hidrogênio. Acreditamos que a transição isolante/metal revelada pela forma de linha de RPE possa ser alcançada quando estes estados ligados de Gd doadores se sobrepõem e começam a formar uma rede percolativa. Desde que nem todos os sítios de Gd participam desta rede, uma coexistência de regiões metálicas e isolantes não é uma observação improvável, como observado em nossos resultados. De um outro lado, a substituição de Ca2+ por impurezas de Eu 2+ não produz um estado ligado doador, mas a invariância translacional quebrada da rede deve introduzir um estado localizado separado da banda de valência/condução. Supõe-se então que a dopagem de Eu 2+ forma uma banda de impurezas. No entanto, somente em um regime de muito alta concentração, estas impurezas formariam o estado percolativo, o que também encontra suporte em nossos resultados experimentais. Em contraste ao caso de CaB6, o composto EuB6 é um material semi-metálico bem estabelecido que apresenta um ordenamento FM em Tc » 15 K. Investigações das propriedades físicas de EuB6 foram realizadas essencialmente através de experimentos de RPE e de transporte. Nosso estudo mostrou que os comportamentos observados na largura de linha DH dos espectros de RPE, e na anisotropia da magneto-resistência, estão associados à presença de pólarons magnéticos e efeitos de superfície de Fermi, uma vez que esta última é de fato anisotrópica (elipsóides de revolução nos pontos X da Zona de Brillouin). Concluímos do estudo em Ca1-xRxB6 (R = Gd 3+ e Eu 2+ ) que, uma vez alcançado o estado percolativo (estado metálico), efeitos da anisotrópica superfície de Fermi podem ser observados através de DH, uma vez assumido que o processo de relaxação dominante é o mecanismo de espalhamento de spin eletrônico (spin-flip scattering). Para o caso particular de Eu 2+ em CaB6, efeitos polarônicos, a exemplo de EuB6, são também observados em DH / Abstract: This thesis results from the scientific investigation of two different systems: the MgB2 superconductor (SC) compound and the rare earth (R) doped Ca1-xRxB6 semiconductor material. The MgB2 compound is known since 1950, however, just recently discovered as a conventional (type II) SC with a critical temperature Tc @ 40 K. This discovery has revived the interest in non-oxides SC and initiated a search for superconductivity in related materials as, for exemple, MgCNi3. The motivation in the ESR point of view was the imprecedent possibility of studying the SC mixed-state in a wide temperature range by conduction electron spin resonance (CESR). Taking the 4.1 GHz (S band) and 9.5 GHz (X band) microwave frequencies, the resonance field (H r for g ~ 2:00) ranges between Hc1< Hr « Hirr £ Hc2 and, consequently, the conduction electrons will certainly probe the Internal Magnetic Field Distribution (IMFD) in the vortex lattice of MgB2. Focusing our attention on the properties of the mixed-state of this superconductor, we present in this work the first, direct and unambiguously observation of the IMFD together the flux line lattice depinning effects in MgB2. We have determined the depinning temperature Tp (v) which separates the viscous vortex motion regime to the pinning regime. Also, we have proposed a superconductor phase diagram for the low field region for our stoichiometric MgB2 sample. Comparatively to the stoichiometric sample study, we have studied Mg1-xB2 (0 £ x £ 0.15) samples. For x ~ 0.15, we found the presence of two resonance lines indicating phase segregation. Furthermore, the Tp found is higher than the obtained for the stoichiometric sample and, the CESR line width in the mixed-state presented a faster broadening when decreasing temperature, consistent with the larger defects concentration. Currently, the hexaboride compounds RB6 (R = earth rare or earth alcalines) belong to a material class which has been extensively studied. They crystallizes in a simple cubic lattice as CsCl, and show a wide variety of fascinating physical properties. Simple band metals (LaB6), conventional local moments magnets (GdB6), system with dense Kondo behavior (CeB6) or even low carrier density FM systems with local moments as EuB6, make part of this group. This richness of interesting physical properties, together with their simple crystallographic structure, make the hexaborides an ideal system to study. Recently, it was found that the La 3+ (0.5%) impurity doped CaB6 shows a WF (0.07 m B/La) in high temperature (Tc ~ 600 - 900 K) without the elements having half-filled d or f orbitals, which is usually required for FM. Enormous theoretical and experimental efforts have been devoted to clarify this intriguing property, in the sense to establish the origin of this WF and its relationship with the real conductive nature of the R doped CaB6. Particularly, we have found in our ESR study in single crystals of Gd 3+ doped CaB6 that the doping process is inhomogeneous, presenting different concentration regimes, including insulating and metallic phase coexistence. This result suggests that an abrupt change in the Gd 3+ local environment associated with the metal-insulator transition can be happening. The electronic configuration of Eu 2+ ions ( 8S7/2) is identical to that of the Gd 3+ ions. However, the effect of Gd 3+ and Eu 2+ doping in CaB6 is different: Eu 2+ has the same valence as Ca 2+ while Gd 3+ delivers an extra electron to the system, creating a hydrogen-like donor state. We believe that the insulator-metal transition revealed by the ESR line shape can be reached when these Gd donor bound states overlap and start to form a percolative network. Since not all Gd-sites participate in this network, a coexistence of metallic and insulating local environments are not impossible to be observed, as shown in our experimental results. In the other side, the substitution of Ca 2+ by Eu 2+ impurities does not yield a donor bound state, but the broken translational invariance of the lattice introduces a localized split-off state from the valence/conduction band. Then, it is supposed that an impurity band for Eu 2+ hen only forms at much higher concentrations as for Gd 3+ , as it is indeed observed experimentally. In contrast to the CaB6, the EuB6 compound is a well established semi-metallic material which presents a FM ordering at Tc » 15 K. Investigations of the physical properties of EuB6 were performed by ESR and transport experiments. Our study showed that the observed anisotropy and field-dependence of the ESR line width D H and of the magneto-resistence are associated with magnetic polarons and Fermi surface effects, since the latter is really anisotropic. We conclude in this study that, once reached the percolative state (metallic state), the anisotropic Fermi surface effects can be observed by the D H since the dominating relaxation process is the spin-flip scattering mechanism. For the particular case of Eu 2+ in CaB6, polaronic effects can be also observed in the D H, such as in EuB6 / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Vivian Vanessa França / Banca: Erica regina Filletti Nascimento / Banca: Tamiris trevisani Negri / Resumo: A superfluidez convencional, cuja descrição foi desenvolvida em 1957 por Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), é fundamentada em um sistema não polarizado e na ausência de campos magnéticos. Porém outros regimes de superfluidez foram propostos na presença de campos magnéticos ou de população de spin desbalanceada. Neste caso, haveria a coexistência de magnetismo e superfluidez. Tais fenômenos de superfluidez heterogênea têm atraído a atenção de diversas áreas da ciência, pois também podem explicar a existência de propriedades não-convencionais como, por exemplo, variações súbitas no período de rotação de estrelas de nêutrons. Devido às diversas propostas existentes para o fenômeno de superfluidez heterogênea, há grande controvérsia em relação aos regimes de parâmetros em que o fenômeno se manifesta e se mantem estável. Diversos cálculos exatos e aproximados têm sido realizados a fim de detectar e descrever tais fases, como DMRG (Density Matrix Renormalization Group) e DFT (Density Functional Theory). Nessa monografia, através de cálculos exatos de DMRG, exploramos as propriedades de superfluidez exótica em modelos de nanoestruturas. Investigamos em particular a propriedade de emaranhamento quântico, conhecida por revelar os parâmetros em que transições de fase quânticas ocorrem. Nossos resultados demonstram que o emaranhamento de sistemas superfluidos é um bom parâmetro para a detecção da fase FFLO e que pode ser quantificado experimentalmente em superfluidos através de sua surpre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Conventional superfluidity, whose description was developed in 1957 by Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), is based on a non-polarized system and the absence of magnetic fields. However, other superfluidity regimes were proposed in the presence of magnetic fields or spin-imbalanced population. In this case, there would be the coexistence of magnetism and superfluidity. Such phenomenon of heterogeneous superfluidity has attracted attention of several scientific areas, as they may also explain the existence of unconventional properties such as, for example, sudden variations in the period of neutron stars rotation. Due to the several proposals for the phenomenon of heterogeneous superfluidity, there is great controversy regarding the parameter regimes in which the phenomenon manifests itself and remains stable. Several exact and approximate calculations have been performed to detect and describe such phases, such as DMRG (Density Matrix Renormalization Group) and DFT (Density Functional Theory). In this monograph, through exact DMRG calculations, we explore the properties of exotic superfluidity in nanostructures models. We investigate in particular the quantum entanglement property known to reveal the parameters in which quantum phase transitions occur. Our results demonstrate that entanglement of superfluid systems is a good parameter for detecting the FFLO phase and that it can be quantified experimentally in superfluids by exploring its surprising linear relation with the magn... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rafael Zadorosny / Resumo: Os materiais supercondutores são extremamente promissores a novas aplicações. Podemos encontrar diversos estudos sobre o supercondutor YBCO, porém o tratamento térmico para a formação da fase YBa2Cu3O7-δ (Y123) na forma de nanofibras ainda não é bem definido na literatura. Para estudar de forma sistemática essa questão, e definir uma boa rota de tratamento térmico, fios com diâmetros em torno de 300 nm foram obtidos por Solution Blow Spinning (SBS) a partir de uma solução contendo acetatos metálicos de ítrio, bário e cobre, polímero PVP (polivinilpirrolidona), ácidos acético e propiônico, e metanol. Os fios poliméricos foram submetidos a um tratamento térmico para obtenção da fase Y123. Este tratamento foi dividido em duas partes, a primeira variando a temperatura máxima de sinterização (850°C, 875°C, 900°C e 925°C) por 1 hora. E a segunda variando o tempo em que as fibras ficaram submetidas à temperatura de 925°C (10 min, 30 min, 1h, 3h e 6h). Para analisar a influência da temperatura e do tempo de sinterização foram utilizados Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de raios-X (DRX) e Magnetometria AC. As análises de DRX indicaram a presença do YBa2Cu3O7-δ em todas as amostras, porém, com fases secundárias. As medidas de susceptibilidade magnética revelaram influência da temperatura de sinterização na blindagem magnética da amostra, indicando que as amostras tratadas a 925°C/1h obtiveram a melhor resposta magnética. Sendo assim, o melhor tratamento térmico foi o... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Although the production of YBa2Cu3O7-δ (Y123) has been extensively reported in the literature, there is still a lack of information concerning the ideal heat-treatment routes applied to Y123 nanowires. Thus, wires with diameters around 300 nm were prepared by Solution Blow Spinning (SBS) from a solution containing yttrium, barium and copper metal acetates, PVP polymer (polyvinylpyrrolidone), acetic and propionic acids, and methanol. The resulting polymer wires were heat-treated to obtain the Y123 ceramic phase. Those treatments were divided into two parts: in the first one, which lasted 1 hour, the maximum sintering temperature was changed (850°C, 875°C, 900°C, and 925°C); in the second one, the time of the plateau at 925°C was altered (10 min, 30 min, 1h, 3h, and 6h). The structural characterization was carried out by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), and AC Magnetometry. SEM images revealed that all samples yielded wires with an average diameter ranging from 241 nm to 376 nm. XRD analysis indicated the presence of the secondary phase BaCuO2 in all samples, as well as the phase Y123. Magnetic measurements corroborate the other characterizations, and indicate the sample sintered at 925 °C/1h as the one giving the highest magnetic response. / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAJCL.pdf: 5155816 bytes, checksum: 7914d47f38bba5be833436b28dcf039b (MD5) Previous issue date: 2001-03-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / The search for new methods to understand the mechanisms associated to superconductivity request novel experimental techniques, as well as materials with different characteristics. In this work, we report results obtained from electron-doped superconducting samples, of the form Ln2-xCexCuO4-y (where Ln = Pr and Sm). These materials are considered high-temperature superconductors (HTS) even for their low values of the critical temperature, TC, of the order of 25 K. These materials are of great interest since they show striking properties when compared to hole-doped materials, like YBCO. Some of these interesting properties observed in electron-doped superconductors are the apparent s-wave symmetry of the order parameter, and normal-state resistivity proportional to T2, while for hole-doped, the symmetry of the order parameter is d-wave and the normal-state resistivity is proportional to T. Therefore, in this work we have performed transport and magnetic experiments on Pr2-xCexCuO4-y (PCCO), Sm2- xCexCuO4-y (SCCO) and YBa2Cu3O7-d (YBCO) thin films samples. They were prepared by Prof. Dr. Fernando M. Araújo-Moreira using pulsed laser deposition (PLD) technique during his post-doc at Center for Superconductivity Research/CSR-University of Maryland in College Park/MD/USA. Their structure was characterized by using the x-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) with microanalysis (EDX-Energy Dispersive Analysis by X-ray). However, the magnetic characterization of those materials was the most important step of this work. To do that, we have built the experimental system to measure the magnetic penetration depth, ë, and the AC magnetic susceptibility, ÷. By determining the behavior of ë(T) is possible to know the symmetry of the order parameter associated to each material under investigation. The magnetic characterization of both materials was completed using a SQUID magnetometer to obtain the magnetic susceptibility data, ÷AC (T, hAC). Through these results we have obtained the average critical current density dependence with temperature, <Jc>, associated to the critical state model characteristic of each material. The experimental system, projected and constructed during this work, allows the simultaneous determination of both ë(T) and ÷(T). / A procura por métodos que levem ao entendimento do mecanismo associado ao fenômeno da supercondutividade demanda o uso de novas técnicas experimentais para dar suporte às teorias que são formuladas. Assim como o uso de materiais com características distintas que contrapõem ou ajudem a formular novos modelos. Neste trabalho de mestrado estudamos amostras supercondutoras do tipo dopadas por elétrons (electron-doped), com composição Ln2-xCexCuO4-y (onde Ln = Pr, e Sm). Eles são considerados supercondutores de alta temperatura crítica, Tc, mesmo tendo baixos valores desse parâmetro, em torno de 25 K. Atualmente, esses materiais são intensivamente estudados por apresentarem propriedades muito interessantes quando comparados a supercondutores do tipo dopados por buracos (hole-doped), tal como YBa2Cu3O7-d, também estudado neste projeto. Algumas das características anômalas observadas nos compostos do tipo Ln2-xCexCuO4-y são a aparente simetria s-wave da função de onda supercondutora e resistividade do estado normal proporcional à T2, enquanto que para os hole-doped a simetria é do tipo d-wave e a resistividade proporcional à T. Assim, neste trabalho caracterizamos elétrica (transporte) e magneticamente amostras de filmes finos de Pr2-xCexCuO4-y (PCCO), Sm2-xCexCuO4-y (SCCO) e YBa2Cu3O7-d (YBCO). Esses filmes foram fabricados pelo Prof. Dr. Fernando M. Araújo-Moreira pelo método de deposição por laser pulsado (PLD - Pulsed Laser Deposition) durante o seu pós-doutoramento no Center for Superconductivity Research/CSR-University of Maryland em College Park/MD/USA. As mesmas também foram caracterizadas estruturalmente através de difração de raios-x (XRD) e microscopia eletrônica de varredura com microanálise (MEV-EDX). Entretanto, a caracterização magnética destes materiais foi a etapa mais relevante deste projeto, para a qual projetamos e construímos o sistema experimental. Através da análise numérica dos dados experimentais, obtidos de medidas de mútuaindutância, determinamos a dependência da profundidade de penetração magnética com a temperatura para ambos os tipos de supercondutores, dopados por elétrons ou buracos. A construção da estação experimental para determinação de ë(T) foi um dos principais objetivos desse projeto. O comportamento de ë(T) permite obter importantes conclusões sobre a simetria da função de onda desses supercondutores. Para completar a caracterização magnética de ambos os tipos de amostras, analisamos a dependência com a temperatura da densidade de corrente crítica média, <JC>, associada com o modelo de estado crítico (CSM do inglês Critical State Model) característico de cada tipo de material. Nesse caso, estudamos os dados de susceptibilidade magnética, ÷AC (T, hAC), obtidos pelo uso de um Magnetômetro SQUID. O sistema experimental projetado e montado, como parte deste trabalho de mestrado, possui uma versatilidade que permite determinar ambas grandezas, ÷(T) e ë(T), dos materiais estudados.

Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelevitch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:33:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baring_LuisAugustoGomes_D.pdf: 21081310 bytes, checksum: 275f0ba5ff80d6f9f19f53cf8316e1a6 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: No presente trabalho estudamos os semimetais bismuto Bi, antimônio Sb e Bi1-xSbx, materiais com propriedades topologicamente não triviais. Observamos a ocorrência de supercondutividade intrínseca em bismuto com TC »= 8:5K. Construímos, a partir dos dados de magnetização e resistência, o diagrama de fase do campo crítico H versus a temperatura T. Esse diagrama de fase, pode ser ajustado segundo modelos da literatura válidos para supercondutividade granular. Detectamos, no bismuto, o aumento da corrente Josephson e acoplamento intergranular no limite quântico devidos à quantização de Landau. Isso se manifesta como uma supercondutividade reentrante. Foi também encontrada transição tipo metal-isolante induzida por campo magnético em todos os materiais estudados. O diagrama de fase H versus T mostra uma extraordinária semelhança entre os três materiais. A amostra Bi1-xSbx, com x = 0:052, revelou a ocorrência de transição semimetal-isolante topológico já em campo magnético zero. Fizemos uma comparação com resultados anteriores da literatura, analisando a dependência da temperatura em que ocorre essa transição em relação à concentração de antimônio x e ao campo magnético B e demonstramos a similaridade entre eles. Observamos, também, supercondutividade nos semimetais bismuto, antimônio e no Bi1-xSbx, induzida por dopagem com os metais ouro e índio, e mostramos que a supercondutividade está associada à interface entre os metais e os semimetais. Finalmente, encontramos a indução de supercondutividade mediante a aplicação de campo magnético em bismuto, consistente com a ocorrência de férmions de Majorana na interface entre esse material e a tinta prata usada para os contatos. Tal observação pode ser devida, também, à ocorrência de um estado supercondutor fora do equilíbrio. / Abstract: In this work we studied the semimetals bismuth Bi, antimony Sb and Bi1-xSbx, all of them with non-trivial topologic properties. We observed an intrinsic superconductivity in bismuth, with TC »= 8:5 K. The phasediagram of the critical field H versus the temperature T, based upon the magnetization and resistance data, may be well fitted according to theoretical models valid for granular superconductivity. We also detected, in bismuth, the increase of the Josephson current and interganular coupling in the quantum limit due to Landau quantization. This manifests itself as a reentrant superconducting state. Our results revealed a metal-insulator transition triggered by magnetic field, for all the studied materials. The phase diagram H ¡T shows a striking similarity between them. The sample Bi1-xSbx with x = 0:052 demonstrated a semimetal-insulator transition even at zero field. We compared our results with previous results of other groups and analyzed the temperature dependence of the transition as a function of the antimony amount x and the magnetic field B and demonstrated their similarity. We also observed supeerconductivity in the semimetals bismuth, antimony and Bi1-xSbx, triggered by doping with the metals gold and indium, and showed that the superconductivity is associated to the interface between the metals and the semimetals. Finally, we found the superconductivity induced by the aplication of magnetic field in bismuth, consistent with the Majorana fermions present in the interface between this material and the silver paste contacts. This may also be related to a non-equilibrium superconduting state. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Este trabalho apresenta o estudo das propriedades físicas de amostras de KxMoO2-? e MoOy. São reportados resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, cálculo de densidade de estados pela teoria do funcional da densidade, medidas de espectroscopia de fotoemissão, resistividade elétrica, magnetização, calor específico e expansão térmica. Resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, com ajustes baseados em simulações realizadas com o programa GSAS, permitiram selecionar as amostras monofásicas e de boa qualidade. As medidas de espectroscopia de fotoemissão mostram que a existência de alta fração Mo3+/Mo4+ em diversas amostras de KxMoO2-? e MoOy é a responsável pela anomalia da resistividade elétrica descrita pela lei de potência prevista no modelo do líquido de Luttinger (LL). A observação da anomalia nas curvas de resistividade elétrica em amostras de MoO2 deficientes em oxigênio suporta que tal comportamento está relacionado à presença de íons Mo3+ e não com a presença de K. Resultados de magnetização e resistividade elétrica confirmaram a existência de supercondutividade no sistema K-Mo-O. Foi observada que a temperatura crítica (TC) é função da composição inicial de K, sendo que foi encontrada a mais alta TC reportada para este sistema (TC ~9,5 K). Medidas de magnetização mostraram ainda a coexistência de supercondutividade e magnetismo no composto KxMoO2-?. Foi ainda observada uma transição do tipo metal de Bose para isolante em uma amostra de KxMoO2-? que reforça a evidência da formação de pares de Cooper nesse sistema. Por fim, medidas de calor específico, expansão térmica e resistividade elétrica evidenciaram a existência de uma transição de fase de primeira ordem em altas temperaturas (entre 250 e 270 K) tanto em amostras policristalinas de KxMoO2-? e MoOy quanto em monocristais de MoO2. A transição observada no MoO2 nunca foi reportada para este material. Esta transição é discutida com base na movimentação dos átomos de Mo existentes nas ligações unidimensionais de Mo-Mo e nas distorções dos octaedros de MoO6 presentes na sua estrutura cristalina. / This work presents the study of physical properties in polycrystalline samples of KxMoO2-?, and MoOy. We present results of X-ray and Neutrons diffraction patterns, density of states calculations by density functional theory, photoemission spectroscopy, electrical resistivity, magnetization, specific heat, and thermal expansion measurements. X-ray and neutrons diffraction results as well as calculations of the structure and diffractograms carried out by simulations using GSAS shown which the samples are high quality. Photoemission spectroscopy measurements shown the existence of Mo3+/Mo4+ in high fraction for KxMoO2-? and MoOy which are responsible to electrical anomalous behavior described by powder law predicted in the Luttinger Liquid theory. The observation of anomalous is related to Mo3+ ions in the samples. Magnetization and electrical resistivity confirm the existence of superconductivity in K-Mo-O system. It was observed that the critical temperature (TC) is a function of the starting composition of K and the higher TC found out and reported for this system (TC ~9.5 K). Magnetization measurements also have shown the coexistence of superconductivity and magnetism in KxMoO2-?. It was observed a Bose metal-insulator transition in K0.05MoO2-? which further evidence of the formation of Cooper pairs in the system. Finally, specific heat measurements, thermal expansion and electrical resistivity evidenced the existence of first order phase transition in high temperatures (between 250 and 270 K) in KxMoO2-? and MoOy polycrystalline as well as MoO2 single crystal. This transition is discussed looking for Mo atoms moving in the one-dimensional links Mo-Mo and of the distortions of MoO6 octahedra in the crystalline structure.