Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelevitch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-25T10:44:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_BrunoCury_D.pdf: 12321037 bytes, checksum: 83e565ea9fa63c5cf0f9f7a0fb7be452 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho serão apresentados os principais resultados obtidos peloautor no decorrer de seu doutorado. Os sistemas estudados eram compostos por grafite, grafeno, antimônio e interfaces de grafite/silício. Uma das partes do trabalho consistiu no estudo de efeitos de desordem estrutural sobre oscilações quânticas em grafite. O estudo revelou que a mosaicidade da grafite estudada, largamente utilizada para se determinar a qualidade de amostras de grafite pirolítico altamente orientado (HOPG), não apresenta correlação com a amplitude das oscilações quânticas no material. Ao invés disso, os experimentos mostraram uma clara correlação entre a rugosidade superficial, a mobilidade eletrônica média e a amplitude do efeito de Haas van Alphen no material. Os resultados indicam que deformações da superfície da grafite afetam fortemente a mobilidade eletrônica do material (reduzindo a amplitude de oscilações quânticas) sem reduzir sua anisotropia. No trabalho, também é discutida a possibilidade de que as oscilações quânticas em grafite estejam relacionadas com a existência de interfaces bem definidas na estrutura interna do material. Também foram estudadas propriedades de transporte elétrico interplanar em grafite no limite ultraquântico. Medidas de magnetorresistência interplanar para campos magnéticos de até 60 T acusaram a ocorrência de uma região de magnetorresistência positiva seguida de magnetorresistência negativa (MRN) para campos magnéticos suficientemente altos. O efeito persistia até temperatura ambiente. Ele é explicado considerando-se o tunelamento de férmions de Dirac entre níveis fundamentais de Landau de planos de grafeno adjacentes dentro da grafite. A região de MRN é mais pronunciada em grafites com menor mosaicidade, o que sugere que o alargamento de níveis de Landau seja responsável pela magnetorresistência positiva observada nas medidas ao longo do eixo c da grafite. Além disso, experimentos de magnetorresistência interplanar com campos magnéticos orientados paralelamente à direção dos planos da grafite apresentaram indícios de que o material se torna mais tridimensional com a redução da temperatura. Os resultados sugerem que a integral de overlap interplanar em grafite possui valor ?1 < 7 meV. Esse valor é muito inferior àqueles reportados na literatura considerando-se o modelo mais bem aceito para grafite, segundo o qual ?1 ? 380 meV. Nesta tese também são apresentados resultados inéditos obtidos pelo autor relacionados a efeito Hall quântico em grafeno crescido epitaxial mente sobre substratos de carbeto de silício, efeitos de desordem estrutural sobre as propriedades de transporte elétrico basal da grafite, supercondutividade em heteroestruturas de grafite e silício e supercondutividade em compósitos de antimônio-ouro / Abstract: In this thesis, experimental results obtained by the author during his PhD will be presented. The work consisted on the study of electrical and magnetic properties of Dirac semimetals and related heterostructures. Namely: graphite, graphene, graphite/silicon interfaces and antimony. Part of the work about graphite consisted on the study of the effects of structural disorder on the quantum oscillations in the material. Experimental results in the literature widely regard the mosaic spread in graphite as a good disorder parameter. However, in the present work, we report that the mosaicity of graphite samples does not correlate with their quantum oscillations¿ amplitude. Experiments have revealed a clear relation of surface roughness to the electronic mobility and the amplitude of the deHaas van Alphen effect in the material. The possibility that quantum oscillations in graphite are affected by the presence of sharp interfaces within its stacking structure is also discussed. We have also studied out-of-plane magnetoresistance properties in ultraquantum graphite. Experiments performed at magnetic fields B//c up to 60 T have shown the occurrence of positive c-axis magnetoresistance followed by a region of negative magnetoresistance (NMR). The NMR persists up to room temperature and has been explained in terms of the tunneling of electrons between zero-energy Landau levels of adjacent graphitic layers. The NMR is more evident in samples with low mosaicity, suggesting the positive c-axis magnetoresistance is induced by means of broadening of LL¿s by disorder. In addition, c-axis magnetoresistance measurements with magnetic fields perpendicular to c-axis (B?c) suggest that our samples undergo a 2D to 3D transition with the reduction of temperature. Based on our results, we estimate a value for the interplane hopping energy parameter ?1 < 7 meV. This value is at odds with the most accepted model for graphite, for which ?1 ? 380 meV. In this thesis, we also present unpublished results on the occurrence of quantum Hall effect in graphene grown epitaxially in silicon carbide substrates, on the effects of structural disorder in the basal electric properties of graphite / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelevitch / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-19T07:21:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Merlo_RafaelBorges_M.pdf: 2866064 bytes, checksum: f84ae56edecef43c0c046f5d592e5baa (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Evidências experimentais e teóricas recentes de que a supercondutividade nas várias formas alotrópicas do carbono pode ocorrer em temperaturas próximas ou até acima da temperatura ambiente, desencadearam um grande interesse científico. Resultados do presente trabalho demonstraram a ocorrência de supercondutividade em compósitos de carbono vítreo-enxofre (CV-S) a T = 3 K. Nossas medidas revelaram que a supercondutividade ocorre em uma pequena fração da amostra, e que a grafitização do carbono amorfo parece ser uma condição necessária para disparar a supercondutividade. Apresentamos também evidências de supercondutividade à temperatura ambiente em sanduíches de grafite/Si, e demonstramos que a supercondutividade está associada à interface grafite/silício. O comportamento encontrado é semelhante ao conhecido para estruturas supercondutoras de baixadimensionalidade. Em particular, observamos oscilações do tipo Josephson em curvas características de corrente-tensão (I-V), bem como sua supressão pela aplicação de campo magnético. Além disso, o campo magnético perpendicular transforma as curvas características I-V do tipo supercondutor para tipo isolante, assemelhando-se à transição supercondutor-isolante induzida por campo magnético em redes de junções Josephson. Todos estes resultados indicam que a interface grafite/silício pode ser um material promissor para o desenvolvimento de dispositivos microeletrônicos sem dissipação à temperatura ambiente / Abstract: Recent both experimental and theoretical evidence that superconductivity in various allotropic forms of carbon can occur at temperatures near or even above room temperature, triggered a broad scientific interest. Results of the present work demonstrated the occurrence of superconductivity in carbon glassy-sulfur composites (CV-S) at T = 3 K. Our measurements revealed that the superconductivity occurs in a small fraction of the sample, and that the graphitization of the amorphous carbon seems to be a necessary condition to trigger the superconductivity. We also present evidence for the room temperature superconductivity in graphite/Si sandwiches and demonstrate that the superconductivity is associated with the graphite/silicon interface. The found behavior is similar to that known for low-dimensional superconducting structures. In particular, we have observed Josephson-type oscillations in current-voltage (I-V) characteristics as well as their suppression by applied magnetic field. Moreover, the perpendicular magnetic field transforms the superconducting-like to insulating-like I-V characteristics resembling the magnetic-field-driven superconductor-insulator transition in Josephsonjunction-arrays. All these results indicate that graphite-silicon interface can be a promising material for the development of microelectronic devices without dissipation at room temperature / Mestrado / Supercondutividade / Mestre em Física

Orientador: Yakov Kopelevich / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T06:08:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_JoseHenriqueSpahn_D.pdf: 5364307 bytes, checksum: 44e67178d370c766c3590449819c50e7 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Nesta tese de doutorado estudamos a dinâmica e as propriedades de aprisionamento de vórtices em supercondutores de alta temperatura crítica. Encontramos o desaparecimento com a diminuição do tamanho da amostra do efeito chamado segundo pico na magnetização, um aumento na largura do "loop" de magnetização em função do campo magnético aplicado. Mostramos que este efeito pode ser explicado pela teoria da instabilidade termo-magnética, onde o movimento tipo avalanche dos vórtices causa um aumento local da temperatura, que quando não dissipado, resulta em uma diminuição da magnetização irreversível. Através de medidas de resistência não local identificamos correlações vórtice-vórtice acima da fronteira de transição de primeira ordem. Identificamos esta fronteira como uma transição de desancoramento da rede de vórtices da rede atômica, ou seja, uma transição entre um estado de vórtices menos ordenado e um estado mais ordenado dos vórtices. Identificamos também que a transição de fusão da rede de vórtices pode ocorrer bem acima da fronteira de transição de primeira ordem. Medidas da magnetização e resistência basal em função da temperatura e campo magnético em grafite mostraram evidências da ocorrência de instabilidades supercondutoras. Transição induzida por campo magnético entre um comportamento tipo metálico para um comportamento tipo semicondutor da resistência basal acontece em um campo Hc~1 kOe aplicado paralelo ao eixo-c cristalográfico. A análise dos dados usando uma teoria de escala revelou uma grande similaridade entre esta transição e a medida em filmes finos supercondutores e outros sistemas 2D, porém esta transição em grafite é observada em temperaturas duas ordens de grandeza maiores / Abstract: In this thesis we have studied dynamics and pinning properties of the vortex matter in high temperature superconductors. It is found that the second magnetization peak (SMP) effect, an increase in the magnetization hysteresis loop width in Bi2212 single crystals vanishes with decreasing the crystal size. We showed that this effect is not related to the critical current enhancement but can be well explained within a framework of the thermomagnetic instability theory, where the avalanche-like motion of the vortices causes a local increase of the temperature, that if not dissipated, results in a decrease of the irreversible magnetization. Through non-local in-plane resistance measurements we have concluded on vortex-vortex correlations above the first order transition (FOT) boundary. We identified the FOT with a decoupling transition of the flux line lattice from the atomic lattice, that is the transition from a relatively disordered vortex state to a more ordered vortex lattice state. Our results suggest also that the melting transition of the flux line lattice can occur well above the first order transition boundary. Basal plane resistance Ra ( H, T) and magnetization M ( H, T) measurements performed on graphite provide evidence for superconductivity instability occurring in this material. In particular, we have found a magnetic-field-induced transition from metallic- to semiconductor-type resistance behavior. The analysis of the data using a scaling theory revealed a striking similarity between this transition and that measured in thin-film superconductors and other 2D systems. However, in contrast to those materials, the transition in graphite is observable at almost two orders of magnitude higher temperatures / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7890_1.pdf: 4449935 bytes, checksum: 6ac8b6b694f8f7afba637c3737735944 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Os supercondutores de alta temperatura crítica (High Temperature Superconductors - HTSC) a base de óxido de cobre têm sido amplamente estudados através do efeito de substituição e/ou dopagem. Estes estudos têm mostrado ser de grande importância para a compreensão do fenômeno da supercondutividade nesses compostos. A supercondutividade nesses compostos é localizada nas camadas bidimensionais de CuO2. A dopagem com óxidos de metais da série 3-d revela que é possível obter um aumento da corrente crítica mesmo quando se tem um decréscimo na temperatura de crítica (Tc). Neste trabalho, estudamos o efeito da substituição do CuO por MS (M = Zn e Ni) no composto Ca0,5LaBa1,5Cu3O7&#8722;&#948; (CLBCO). As amostras foram preparadas por reação do estado sólido usando-se óxidos e sulfetos metálicos com alto grau de pureza. As amostras foram caracterizadas estruturalmente por difração de raiosx (DRX) com análise de Rietveld, microestruturalmente por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por estudo de dispersão de energia de raios-x (EDX). Foram estudadas também as propriedades supercondutoras por medidas de susceptibilidade ac, magnetização dc e de resistividade elétrica. A análise de DRX indica que todas as amostras apresentam estrutura tetragonal, com simetria de grupo espacial P4/mmm, independente da concentração do dopante. A MEV revela que os grãos possuem morfologia aproximadamente retangular e que o tamanho diminui com o aumento da dopagem. O EDX revela a presença de impurezas, em pequena concentração, e que o ZnS e o NiS são incorporados no composto. As medidas das propriedades supercondutoras mostraram que há um grande decréscimo de Tc quando comparado ao mesmo sistema dopado com óxidos dos elementos (Zn e Ni). No capítulo 1, é feita uma descrição da evolução histórica dos principais fatos ocorridos no desenvolvimento da supercondutividade desde sua descoberta até os dias atuais. No capítulo 2, fazemos uma evolução histórica das principais teorias usadas para descrever o estado supercondutor desde sua descoberta, com exceção da teoria BCS. No capítulo 3, descrevemos a formação da estrutura cristalina dos supercondutores a base de cobre juntamente com as suas principais propriedades físicas. Enfatizamos a formação da estrutura dos compostos conhecidos como YBCO e do composto CLBCO, e detalhamos as principais propriedades do efeito de dopagem observado no composto CLBCO. No capítulo 4, descrevemos detalhadamente as técnicas experimentais usadas no desenvolvimento deste trabalho. No capítulo 5, descrevemos o processo de preparação das amostras bem como o uso das técnicas para caracterização das propriedades estruturais, microestruturais e supercondutoras. Apresentamos e discutimos os principais resultados obtidos. No capítulo 6, apresentamos as conclusões do nosso trabalho

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / In recent years, several experiments have been reported in which interface superconductivity was observed in heterostructures of different materials, inclunding non-superconductors. The origin of this superconductivity has not yet been elucidated and there is no well-established theory to explain this phenomenon. In 2015 a model based on the Ginzburg-Landau theory was proposed that would explain the interface superconductivity phenomenon assuming a system with two order parameters. It has been proposed that the order parameter characterizing the bulk material with a defective or doped layer permits the formation of a second parameter which competes with the former and prevails over it in the vicinity of the interface. The superconductivity at the interface is then explained by the growth of this second order parameter only in this region, remaining still ``hidden" inside the bulk. The model was applied to a one-dimensional system with an interface, which presented a surprising result: the ``hidden" superconductivity appers in quantized critical temperatures, this allowing the existence of several eigenstates of the system, with different critical temperatures. In this dissertation, we use this model and investigate the unfolding of hidden superconductivity and its quantized temperatures. We observe that the interfaces resemble one-dimensional quantum wells, with the critical temperature playing the role of the energy in the quantum case. Following this idea we use numerical methods to solve the Ginzburg-Landau equations for a system with an arbitrary number of parallel interfaces. Our results show that in this case, the critical temperatures are quantized and degenerate when the interfaces are very separated, but it has its degeneracy broken when we approach the interfaces, as it happens in a lattice of square wells. We then proposed a tight-binding model to estimate critical temperatures on parallel interfaces and verified the validity of this approximation through the numerical solution of the complete problem. We also analyze the vortex states for a square two-dimensional defect, verifying the possibility of creating or destroying vortices in the region of `` hidden" superconductivity through an external magnetic field. / Nos Ãltimos anos foram reportados diversos experimentos em que a supercondutividade de interface foi observada em heteroestruturas de diferentes materiais, inclusive em nÃo-supercondutores extit{a priori}. A origem dessa supercondutividade ainda nÃo foi elucidada e nÃo existe uma teoria bem estabelecida para explicar esse fenÃmeno. Em 2015 foi proposto um modelo com base na teoria de Ginzburg-Landau que explicaria o fenÃmeno de supercondutividade de interface assumindo um sistema com dois parÃmetros de ordem. Foi proposto que o parÃmetro de ordem que caracteriza o material extit{bulk} com uma camada defeituosa, ou dopada, permite a formaÃÃo de um segundo parÃmetro que compete com o primeiro e prevalece sobre ele nas proximidades da interface. A supercondutividade na interface à entÃo explicada pelo crescimento deste segundo parÃmetro de ordem apenas nesta regiÃo, permancecendo ainda ``escondido" dentro do extit{bulk}. O modelo foi aplicado para um sistema unidimensional com uma interface, apresentando um resultado surpreendente: a supercondutividade escondida aparece em temperaturas crÃticas quantizadas, podendo entÃo existir vÃrios autoestados do sistema, com diferentes temperaturas crÃticas. Nessa dissertaÃÃo utilizamos esse modelo e investigamos os desdobramentos da supercondutividade escondida e suas temperaturas quantizadas. Percebemos que as interfaces assemelham-se com poÃos quÃnticos unidimensionais, com a temperatura crÃtica fazendo o anÃlogo ao da energia no caso quÃntico. Seguindo essa ideia utilizamos mÃtodos numÃricos para resolver as equaÃÃes de Ginzburg-Landau para um sistema com um nÃmero arbitrÃrio de interface paralelas. Nossos resultados mostram que neste caso, as temperaturas crÃticas, alÃm de quantizadas, sÃo degeneradas quando as interfaces estÃo muito separadas, mas tem essa degenerescÃncia quebrada quando aproximamos as interfaces, como ocorre em uma rede de poÃos quadrados. Propusemos entÃo um modelo tipo extit{tight-binding} para estimar temperaturas crÃticas em interfaces paralelas e verificamos a validade dessa aproximaÃÃo atravÃs da soluÃÃo numÃrica do problema completo. Analisamos tambÃm os estados de vÃrtices para um defeito bidimensional quadrado, verificando a possibilidade de se criar ou destruir vÃrtices na regiÃo de supercondutividade escondida atravÃs de um campo magnÃtico externo.

Neste trabalho estudamos a influencia da temperatura e tempo de reação e sinterização na preparação de amostras cerâmicas supercondutoras pelo método de reação no estado sólido. Os resultados indicam claramente que algumas propriedades destes supercondutores, tais como: temperatura crítica (Tc), susceptibilidade magnética (X), resistividade (&#961), microestruturas, densidade e porosidade aparente, sofrem forte influencia das condições de tratamento térmico. Foram preparadas várias amostras dos sistemas YBa2Cu3O6.5+x e TmBa2Cu3O6.5+x, sendo que a temperatura e tempo ideal de reação encontrados foram de 950&#176C por 6 horas e 925&#176C por 48 horas, respectivamente; ambas tratadas em fluxo de oxigênio. A caracterização destas amostras foram feitas pelas técnicas de difração de raios-x, técnica de quatro-pontas (medida da variação da resistividade pela temperatura), ponte de Hartshorn (para a medida da variação da susceptibilidade magnética pela temperatura), microscopia eletrônica de varredura (para análise das microestruturas) e método de imersão (para a medida da densidade e porosidade aparente). A maior temperatura crítica encontrada foi de aproximadamente 94K para YBa2Cu3O6.5+x e de aproximadamente 91K para o TmBa2Cu3O6.5+x / The influence of the temperature and time in the reaction and sinterization of superconducting ceramics prepared by a solid state reaction was determined. The results clearly showed that some of its properties, such as critical temperature (Tc), magnetic susceptibility (X), resistivity (&#961), microstructure, apparent density, and porosity undergo a strong influence of the preparation conditions. Some samples in the YBa2Cu3O6.5+x and TmBa2Cu3O6.5+x systems were prepared. The ideal reaction temperature and time were 950&#176C for 6 hours and 925&#176C for 48 hours, respectively. Both annealed in O2 flow. The sample characterization was made by using X-ray diffraction, standard four probe (measures the variation of resistivity versus temperature), Bridge of Hartshorn (the variation of susceptibility versus temperature), scanning electron micrograph (microstructure analysis), and immersion method (measures the apparent density and porosity). The greatest critical temperature was approximately 94K for YBa2Cu3O6.5+x and 91K for TmBa2Cu3O6.5+x

Esta tese visa o estudo das propriedades magnéticas de um sistema formado por um substrato de alumina nanoporosa contendo um arranjo organizado de nanofios de Ni sob o qual é depositado um filme supercondutor de Nb. Os substratos foram obtidos através da técnica de anodização em dois passos, seguida de uma eletrodeposição AC do material ferromagnético. O filme de Nb foi depositado via magnetron sputtering. A resposta magnética deste sistema foi investigado num amplo intervalo de temperaturas através de medidas de susceptibilidade magnética AC, magnetização DC e imagens de magneto-ótica (MOI). Inicialmente foram estudadas as propriedades magnéticas do sistema de nanofios de Ni. Para isto, realizamos medidas de magnetização a temperaturas acima da temperatura de transição supercondutora do Nb, no intervalo de 10 a 300 K, onde o filme supercondutor não contribui a magnetização. Estes resultados mostraram o forte caráter uniaxial da anisotropia efetiva neste tipo de sistemas, assim como também a sua dependência com a temperatura e com os diferentes parâmetros estruturais dos nanofios. Medidas de curvas de inversão magnética de primeira ordem (FORC) evidenciaram a presença predominante de interações magnéticas desmagnetizantes, assim como efeitos não lineares nos campos de interações. Propriedades supercondutoras do filme de Nb foram estudadas a partir de medidas de susceptibilidade AC e curvas de magnetização M(H) para diferentes temperaturas abaixo de Tc. As curvas de histerese magnéticas mostraram claramente anomalias em altos campos, comportamento que é atribuído a efeitos de correspondência (matching) entre a rede de vórtices no filme de Nb e o arranjo poroso com nanofios do substrato. As medidas mostraram que o substrato gera um forte potencial de aprisionamento de vórtices no filme supercondutor, o qual incrementa a sua eficiência a medida que a temperatura é diminuída. A análise das curvas de inversão de primeira ordem realizada na região supercondutora mostraram uma distribuição de eventos mais complexa do que o normalmente observado para um ferromagneto. Por causa disso, realizamos medidas FORC num sistema mais simples formado por um filme de Nb crescido num substrato de Si. No diagrama de níveis se observaram regiões negativas associadas a eventos de queda na magnetização, e regiões positivas fortemente localizadas como consequência da mudança na densidade de vórtices no supercondutor quando o campo é variado. Uma análise através de imageamento magneto-ótico (MOI) mostra que em baixas temperaturas e baixos campos as amostras apresentam um padrão de penetração de fluxo conhecido como avalanches de vórtices, efeito que aparece como consequência de um processo de instabilidade termomagnética em diferentes regiões do filme supercondutor. Esta penetração de fluxo é suave quando a temperatura é próxima à Tc do supercondutor, mas quando a temperatura é diminuída a penetração de fluxo adota um perfil dendrítico aleatório. / In this work we have studied the magnetic properties of a system formed by a Nb thin film deposited on top of an array of ferromagnetic Ni nanowires embedded in a ordered porous alumina membrane as substrate. The substrates were obtained by the two-step anodization technique, followed by an electrodeposition AC of the ferromagnetic material. The Nb film was deposited via magnetron sputtering. The magnetic response of this system was investigated over a wide range of temperatures through AC susceptibility, DC magnetization and magneto-optical images (MOI) measurements. Initially, the magnetic properties of Ni nanowire system were studied. We perform magnetization measurements above the superconducting transition temperature of Nb, in the range of 10 to 300 K where the superconducting film does not contribute to magnetization. These results showed the strong uniaxial character of the effective anisotropy in such systems, as well as its dependence on the temperature and the different structural parameters of the nanowires. First order reversal curves measurements showed the predominant of demagnetizing magnetic interactions, as well as non linear effects in the interaction fields. Superconducting properties of Nb thin film were studied from AC susceptibility and magnetization DC measurements at different temperatures below Tc. Magnetic hysteresis curves clearly showed anomalies in high fields, a behavior that is attributed to matching effects between the network of vortices in the Nb film and the porous arrangement with nanowires in the substrate. These measurements show that the substrate generates a strong vortex potential pinning which increases its efficiency as the temperature is decreased. Because of this, we performed FORC measurements on a simpler system consisting of a Nb film grown on a Si substrate. In the diagram of levels we observed negative regions associated with events of magnetization drop, and positive regions strongly localized as a consequence of the variation in density of vortices in the superconductor when the field is changed. An analysis using magneto-optical imaging (MOI) shows that at low temperatures and low magnetic fields the samples exhibit a flux penetration pattern known as vortex avalanches, an effect that appears as a consequence of a thermomagnetic instability process in different regions of the superconductor. This flux penetration is smooth when the temperature is close to Tc, but when the temperature is decreased the flux penetration adopts a random dendritic profile.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MonicaMurer.pdf: 7501016 bytes, checksum: 7aee9ab8db55a0a20785486d27a7b918 (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 / This work presents a systematic study of the effects of CeO2 addition to the superconductor system (Gd1-xCex)Ba2Cu3O7–δ, with 0,0 x 0,05, in polycrystalline form. Samples were obtained following the solid state reaction standard technique in which high purity chemical precursors (99,99%) were employed, Gd2O3, CeO2, BaCO3 and CuO. For the structural characterization of the samples, X- ray diffraction and scan electronic microscopy (SEM) were used. Physical properties characterization and critical exponent analysis were carried out from the electrical resistivity measurements at different temperatures. Results obtained, from the electrical resistivity measurements as a function of temperature revealed that CeO2 addition produces reduction of the superconductor normal transition temperature, widening the temperature interval in which the superconductor normal transition occurs, highlights the granular nature of the system making it more sensitive to the current effects and leads to a splitting of the parity transition. The analysis of fluctuations above TC presented two regimes, first a tridimensional homogeneous Gaussian regime ahead TC and, in the TC very proximal region the genuinely critical fluctuations regime, in which the exponents are interpreted as those foreseen by the universality class 3D-XY. A critical fluctuation regime with exponents λ = 0,25 λ = 0,18 and λ = 0.08, for which there is no consistent theoretical foundation, was also observed. In the paracoherent region, below TC, in the TC0 immediate surroundings, exponents found presented values correspondent to the paracoherent transition, coherent of granular order. / Neste trabalho é apresentado um estudo sistemático dos efeitos da adição de CeO2 no sistema supercondutor (Gd1-xCex)Ba2Cu3O7, com 0,0 0,05, na forma policristalina. As amostras foram obtidas seguindo a técnica padrão de reação de estado sólido onde foram utilizados precursores químicos de alta pureza (99,99%), Gd2O3, CeO2, BaCO3 e CuO. A caracterização estrutural das amostras foi realizada com auxílio da técnica de difração de raio X e de imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização das propriedades físicas e a análise dos expoentes críticos foram realizadas a partir de medidas da resistividade elétrica contra a temperatura. Os resultados obtidos, a partir de medidas de resistividade elétrica em função da temperatura mostram que a adição do CeO2 provoca redução na temperatura da transição normal supercondutora, alargamento no intervalo de temperaturas no qual ocorre a transição normal supercondutora, acentua o caráter granular do sistema tornando-o mais sensível aos efeitos de corrente e induz um desdobramento na transição de pareamento. A análise das flutuações acima de TC revela dois regimes, primeiro um regime gaussiano homogêneo tridimensional mais distante de TC e, na região muito próxima de TC o regime de flutuações genuinamente críticas, onde os expoentes são interpretados como aqueles previstos pela classe de universalidade 3D-XY. Foi observado também, um regime de flutuações críticas com expoentes λ = 0,25, λ = 0,18 e λ = 0.08, que não possuem ainda uma fundamentação teórica consistente. Na região paracoerente, abaixo de TC, nas vizinhanças imediatas de TC0, os expoentes encontrados apresentam valores correspondentes à transição paracoerente-coerente de ordem granular. Palavras-chave: supercondutividade, cério, sistema (Gd1-xCex)Ba2Cu3O7.

Recentemente foi descoberto que diversos calcogenetos de metais de transição podem ter o estado charge density waves (CDW) suprimido a partir de pressão hidrostática e dopagens, e, por conseguinte, o estado supercondutor emerge. Nesse contexto, este trabalho apresenta um estudo sistemático de propriedades físicas de amostras poli e monocristalinas de dois compostos do sistema Nb-Te, NbTe2 e NbTe4. Com relação ao composto NbTe2, os resultados aqui apresentados demonstram que esse composto é mais um exemplo de material que exibe ambos os estados a pressão atmosférica e sem dopagens. No que tange as propriedades do NbTe4, este trabalho demonstra que amostras deficientes em telúrio tem a anomalia na curva de resistividade elétrica relacionada a formação do estado CDW amplificada e, a deficiência em telúrio é também capaz de fazer emergir supercondutividade em 5.5 K. Este trabalho também sugere algumas mudanças no diagrama de equilíbrio de fases Nb-Te publicado na base de dados da sociedade americana de metalurgia (ASM). As fases Nb5Te4 e Nb3Te4 foram identificadas como sendo fases de altas temperaturas que são formadas a partir de reações eutetóides. Além do mais, nossos resultados demonstram que a região entre as fases NbTe2 e NbTe4 consiste, na verdade, de uma região bifásica. Durante a realização deste trabalho, outro composto foi investigado, o NiTe2. Nesse composto, nossos resultados demonstram que a intercalação de Ti faz emergir um estado supercondutor em 4.5 K e cuja temperatura de transição parece insensível a pressão hidrostática. Cálculos de estrutura de bandas sugerem fortemente que o composto NiTe2 intercalado com Ti pode ser mais um exemplo de supercondutor com aspectos topológicos em sua superfície de Fermi. / Recently was demonstrated that it is possible to suppress the charge density waves (CDW) ground states while, simultaneously, a superconductor state emerges in several transition metal chalcogenides (TMC), by means of hydrostatic pressure or chemical doping. Within this context, this work presents a systematic study on physical properties of two Nb chalcogenides, NbTe2 and NbTe4. Our results demonstrate that NbTe2 is another example of a TMC which exhibit both stabilities at atmospheric pressure and without doping. Regarding the physical properties of NbTe4, we have demonstrated that Te deficiency increases significantly the anomaly in the electrical resistivity as function of temperature behavior related with the CDW formation. At the same time, Te deficiency can also cause a SC state to emerge at 5.5 K. This work also presents a review of the binary phase diagram, Nb-Te, and some changes are proposed. Nb5Te4 and Nb3Te4 were identified as high temperature phases originated from eutectoid reactions. Furthermore, our results demonstrated that the region between the phases NbTe2 and NbTe4 are, in fact, a two-phase region, differently from what is proposed in the actual version of the phase diagram. Also, during this work, another chalcogenide was investigated, NiTe2. Our results demonstrate that Ti can be intercalted between the Van der Waals gaps of the structure and consequently a superconductor state emerges at 4.5 K. The critical temperature is found to be insensitive to hydrostatic pressure. Band structure strongly suggests that NiTe2 could be another example of a superconductor with topological aspects in its Fermi surface.

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T19:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Uchoa_Bruno_D.pdf: 3173776 bytes, checksum: bbc84ac454d01ce5ee4aa4ae8b9d5b42 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Investigamos os efeitos macroscópicos de ondas das densidade de carga ( CDW) e da supercondutividade em sistemas organizados em planos que exibem quebra da simetria de inversão da rede (o que permitiria o aparecimento de piezoeletricidade), como nos metais de transição dicalcogenados (TMDs). Partindo da teoria de Ginzburg-Landau com dependência temporal a baixas temperaturas, estudamos como as distorções da rede e os modos coletivos de baixa energia da CDW se acoplam ao parâmetro de ordem supercondutor na presença de campos eletromagnéticos. Demonstramos que a supercondutividade e a piezoeletricidade podem coexistir nesses metais singulares. Além disso, este estudo indica a natureza do ponto crítico quântico entre a fase CDW comensurá.vel e a fase de faixas de carga, observado em função da pressão aplicada. Estes resultados são utilizados para fundamentar um modelo microscópico que unifica a supercondutividade às fases de CDW nos TMDs. Baseados na natureza do acoplamento elétron-fônon e na topologia peculiar da superfície de Fermi, propomos que o gap de CDW tem simetria f e quebra a simetria de inversão da rede na fase disorcida. As quase- partículas da teoria são férmions de Dirac definidos pelas exitações elementares da CDW na vizinhaça dos nós da superfície de Fermi, onde o gap da CDW se fecha. O estado supercondutor é formado pela atração entre férmions de Dirac através de fônons virtuais mediados pelo acoplamento piezoelétrico. Segundo esta teoria, as propriedades de transporte e o tempo de meia-vida das excitações de quase-partícula mostram fortes desvios em relação à teoria do líquido de Fermi / Abstract: We investigate the macroscopic effects of charge density waves (CDW) and superconductivity in layered superconducting systems with broken lattice inversion symmetry (allowing for piezoelectricity) such as two dimensional (2D) transition metal dichalcogenides (TMD). We work with the low temperature time dependent Ginzburg-Landau theory and study the coupling of lattice distortions and low energy CDW collective modes to the superconducting order parameter in the presence of electromagnetic fields. We show that superconductivity and piezoelectricity can coexist in these singular metals. Furthermore, our study indicates the nature of the quantum phase transition between a commensurate CDW phase and the stripe phase that has been observed as a function of applied pressure. These results are used to support a microscopic unified picture with superconductivity and CDW phases in TMD. Based on the nature of the electron-phonon coupling and Fermi surface topology, we propose a f-wave symmetry CDW gap which breakes the lattice inversion symmetry in the distorted phase. The quasiparticles are Dirac fennions defined by the elementary excitations of the CDW in the vicinity of the Fermi surface nodes, where the CDW gap is zero. The superconducting state has its origin in virtual phonon attraction of the Dirac fermions, mediated by the piezoelectric coupling. According to this theory, the transport properties and the quasiparticles life-time show strong deviations from the Fermi liquid theory / Doutorado / Física / Doutor em Ciências