O presente trabalho consiste de um estudo experimental dos efeitos de pressão externa sobre as flutuações termodinâmicas da condutividade elétrica de supercondutores de alta temperatura crítica (HTSC). Para tanto, medidas de resistividade elétrica em função da temperatura foram realizadas em condições de pressão hidrostática aplicada até valores de 1.11 GPa. As amostras investigadas incluem um monocristal e duas amostras texturizadas de YBa2Cu3O7-d, e dois policristais de composição nominal Hg1-xRexBa2Ca2Cu3O8+d (x = 0.18 e 0.25). No caso da amostra texturizada, foram feitas medidas das componentes da resistividade paralela e perpendicular aos planos CuO2. Os resultados foram interpretados no contexto dos modelos existentes e com base na anisotropia introduzida pela estrutura cristalina planar característica dos cupratos supercondutores. Os dados experimentais mostram que a aplicação de pressão externa afeta as propriedades normais e do estado supercondutor. A análise da contribuição de flutuações à condutividade revela a ocorrência de distintos regimes, cuja evolução com a pressão depende da orientação cristalográfica. Na fase normal (T > Tc) e em temperaturas mais afastadas de Tc, os regimes de flutuações encontrados são consistentes com as previsões da teoria de Ginzburg-Landau. Com o decréscimo da temperatura, ocorre um crossover para uma região dominada por flutuações genuinamente críticas, cujo expoente é compatível com a termodinâmica do modelo 3D-XY. Em alguns casos, a região crítica apresenta uma estrutura interna que evolui com a pressão. No YBa2Cu3O7-d, a aplicação de pressão produz um incremento significativo no número de Ginzburg, revelando que o intervalo de temperaturas nas vizinhanças de Tc em que as flutuações genuinamente críticas são dominantes é alargado. O aumento verificado é atribuído a um decréscimo na componente do comprimento de coerência paralela aos planos CuO2 induzido por pressão. / An experimental study is presented on the effects of pressure in the fluctuation conductivity of high-temperature superconductors (HTSC). Resistivity measurements under hydrostatic pressures up to 1.11 GPa were performed on several HTSC´s, including single-crystalline and melt-textured YBa2Cu3O7-d, and two polycrystalline samples of nominal composition Hg1- xRexBa2Ca2Cu3O8+d (x = 0.18 and 0.25). In-plane and out-of-plane measurements were performed on the melt-textured samples. Results were analyzed within the framework of existing models and taken into account the anisotropy due to the planar crystal structure of the HTSC´s. The transport measurements reveal that the external pressure affects the normal and superconducting properties. Analysis of the fluctuation contribution to the conductivity allowed the identification of distinct regimes, whose evolution under pressure depends on the crystallographic orientation. In the normal phase (T > Tc) and far above Tc, Gaussian fluctuations regimes are observed. With decreasing temperature, a crossover occurs to a region described by critical fluctuations, where the exponent is consistent with the dynamic of the 3D-XY universality class. In some cases, the critical region shows an internal structure which evolves upon application of pressure. In the case of YBa2Cu3O7-d, the temperature interval in the vicinity of Tc in which critical fluctuations are important, as measured by the Ginzburg criterium, is broadened. This result is related to a pressure-induced reduction of the in-plane coherence length.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-13T16:21:56Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 625813 bytes, checksum: f00f0d5a1cd6904d99546f04c169e14d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T16:21:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 625813 bytes, checksum: f00f0d5a1cd6904d99546f04c169e14d (MD5) Previous issue date: 2016-04-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho investigamos um modelo da Eletrodinâmica Quântica em três dimensões espaçotemporais com paridade preservada, onde calculamos o potencial de espalhamento elétronelétron (Møller) no limite não relativı́sitico. O modelo acopla minimamente os campos de calibre eletromagnético (Aµ ) e o estatı́tico (aµ ), provenientes do gauging da simetria global U (1)A × U (1)a . Incialmente encontramos os propagadores livres e através de uma análise semi-clássica verificamos a causalidade e a unitariedade, e pelo método de power counting a super renormalizabilidade do modelo. Além disso, encontramos também as soluções das equações de Dirac livres através das quais determinamos os auto-valores de spin dos férmions (ψ± ) e suas respectivas cargas associadas à simetria U (1)A × U (1)a . Em seguida, com as regras de Feynman para os vértices de interação, calculamos as amplitudes de espalhamento Møller, a partir das quais, no limite de Born, determinamos os potenciais de espalhamento elétron-elétron (e− − e− ) nos estados de onda-s (spin-0) e onda-p (spin-1). Os potenciais de espalhamento obtidos para os estados de onda-p mostram-se repulsivos, já o potencial no estado de onda-s se mostra atrativo quando a contribuição advinda do setor estatitı́stico supera a interação do setor eletromagnético, ou seja, quando (g > e), permitindo a formação de possı́veis estados ligados sem o confinamento dos elétrons. / We calculate the electron-electron scattering potential in the non-relativistic limit (Møller scattering). The model couples minimally the electromagnetic (Aµ ) and the statistic (aµ ) gauge fields, both emerged from the gauging of the global simetry U (1)A × U (1)a . Initially we calculate the free propagators and through a semiclassical analysis we verify the causality and the unitarity, and through the power counting method, the super renormalizability of the the model is identified. Furthermore, the solutions for the free Dirac equations is obtained where for the fermions (ψ± ) their spin eigenvalues and their respectives charges associated to the simetry U (1)A × U (1)a are determined. After that, from the Feynman rules for the interaction vertices, we calculate the Møller scattering amplitudes in the Born limit and then we determine the electron-electron scattering potencials (e− − e− ) for the s-wave state (spin-0) and the p-wave state (spin-1). The obtained scattering potentials for p-wave states showed up repulsives, however the s-wave potential shows attractive when the contribution arising from the statistical sector suppress the electromagnetic sector, in other words (g > e), allowing the formation of possible bound states without eletronic confinement.

O campo magnético crítico superior e a temperatura crítica são calculadas para supercondutores com impurezas. Na avaliação das funções de Green do problema são usadas as autofunções exatas de um elétron em um campo magnético constante, ao invés da aproximação semi-clássica comumente utilizada. / The upper critical field and the Critical Temperature of a dirty superconductor are calculated. To evaluate the Green Functions we avoid the semi-classical aproximation by using the exact eletrons eigenstates in a magnetic field.

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-28. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:09Z : No. of bitstreams: 1 000854891.pdf: 3880959 bytes, checksum: de544c0ed2201162f13b76fa4ab52356 (MD5) / É notável o desenvolvimento atual da Ciência e Tecnologia relacionada aos materiais supercondutores. Exemplos de utilização deste tipo de material, são o armazenamento de energia em forma de supercondutores, trens do tipo Maglev, cujo uso das supercorrentes também proporciona a geração de altos valores de campos magnético que podem proporcionar levitação e propulsão. Aplicações desta natureza, dentre outras, requerem uma profunda compreensão do comportamento das propriedades físicas fundamentais dos supercondutores, tnato do ponto de vista macroscópico. Como exemplo, podemos citar a formação de rede de vórtices em materiais supercondutores na presença de campos magnéticos aplicados e/ou de correntes de transporte, cujas magnitudes, quando ultrapassam determinados valores críticos, permitem a entrada quantizada de fluxo magnético. Com relação aos métodos utilizados neste trabalho, estudamos o comportamento e as características de um material de dimensões mesoscópicas em formato de dispositivo supercondutor de interferência quântica - SQUID, um tipo de magnetômetro muito sensível, capaz de realizar medidas de campos magnéticos muito tênues - usando um algoritmo de simulação computacional. A simulação basicamente atua no sentido de se aplicar campos magnéticos em passos d tempo determinados - a temperatura fixa - ao material modelado, o que permite o estudo das características deste tipo de material por meio dos dados de saída gerados pelos simulador, os quais permitem a construção de gráficos para estudo do comportamento do parâmetro de ordem, densidades de corrente, formação de vórtices, entre outros parâmetros relacionados. Assim, fazems uma revisão das teorias fenomenológicas e desenvolvemos uma algorítimo de solução numérica das equações envolvidas, as quais não possuem solução exata. Em seguida usamos a tecnologia CUDA com a linguagem C para implementar este algoritmo e... / It is remarkable the current development of science and technology related to superconducting materials. Examples of using this type of material, such as storage of energy as supercurrents, the Maglev-type trains, which also provides use of supercurrents generating high values of magnetic field that can provide levitation and propulsion. Aplications of this nature, among others, require a deep understanding of the bahavior of the fundamental physical properties of superconductors, both from the macroscopic and microscopic point of view. As one example, the formation of vortex lattice in superconducting materials in the presence of applied magnetic fields and/or transport chains whose magnitudes when they exceed certain critical values allow the quantized magnetic flux entrance. With respect to the methods used in this work, we studied the behavior and characteristics of a material with mesoscopic dimensions in a geometry of a superconducting quantum interference device - SQUID. Such device is a kind of very sensitive magnetometer, able to perform very faint magnetic fields measures - using a computer simulation algorithm. The simulation basically acts to apply magnetic fields at certain time steps - with fixed temperature - to the modeled material, allowing the study of the characteristics of this type of material by means of output data generated by the simulator, which allows the construction of graphs to study the order parameter behavior, current densities, vortex formation, and other related parameters. Thus, we review the phenomenological theories and developed a numerical solution algorithm of the involved equations, which have no exact solution. Then we use the CUDA technology with the C language to implement this algorithm and apply it to solving the problem of a SQUID with a small construction. Finally, the graphics are constructed using the data generated by the simulator for analysis and interprettion of the behavior of the...

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1999. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:34Z : No. of bitstreams: 1 000181561.pdf: 2344438 bytes, checksum: 51f9499fdcedeec049df1103e1eb92d9 (MD5)

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:24:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-10-07. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:47:44Z : No. of bitstreams: 1 000847800.pdf: 5217061 bytes, checksum: d81cf4ffb3e71ef7d7384c5a055cd122 (MD5) / Neste trabalho será apresentado o estudo da preparação de filmes supercondutores do sistema BiSrCaCuO. A partir de um pó adquirido comercialmente com composição nominal Bi 1.8 Pb 0.4 Sr 2 CaCu 2 O x, foi preparado um filme tratado termicamente a 800oC (B12CM800) por 7 minutos. Outro filme usando um pó de composição semelhante, produzido pelo método de Pechini modificado para este fim, foi preparado e tratado termicamente a 810oC (B12SM810) durante 7 minutos em forno de micro-ondas. Também foi produzido pelo método de Pechini, um pó de composição nominal Bi 1.8 Pb 0.4 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O x, o qual foi utilizado na preparação de outros três filmes tratados termicamente a 780oC (B23SM780), 810oC (B23SM810) e 840oC (B23SM840), durante 10, 5 e 5 minutos, respectivamente. Os filmes foram crescidos sobre um substrato cristalino de LaAlO 3 (100) e tratados termicamente em um forno de micro-ondas doméstico (2.45 GHz, 1200 W) devidamente adaptado para esta finalidade. As propriedades estruturais foram estudadas utilizando as técnicas de difração de raios-X, DRX, e a microscopia eletrônica de varredura, MEV. A técnica de DRX indicou a formação da fase 2212 nos filmes B12CM800, B12SM810, B23SM780 e B23SM810, assim como o surgimento da fase 2201 e de fases agregadas, Ca 2 PbO 4 e Bi 2 CaO 4 . O filme B23SM840 apresentou, além das fases 2212 e secundárias, também a fase 2223. A técnica de MEV indicou a formação de estruturas na forma de placas crescidas em camadas, típicas do material em estudo, além da formação de estruturas superficiais ricas em Ca em todos os filmes, exceto para o B23SM840, que apresentou apenas a formação de placas. Utilizando a técnica de energia dispersiva de raios-X, EDX, foi possível verificar uma provável composição nominal dos filmes correspondente à fase 2223 para o filme B23SM840 e 2212 para os demais. As medidas elétricas foram feitas utilizando o método de quatro pontas, possibilitando... / In the present work, the preparation of superconducting films of the BSCCO system will be presented. From a commercially available powder with nominal composition Bi 1.8 Pb 0.4 Sr 2 CaCu 2 O x, a film was prepared and heat-treated at 800°C (B12CM800). Powder with a similar composition was produced by the Pechini method modified for this purpose and a film heat-treated at 810oC (B12SM810) was them prepared. Also produced by Pechini method, a powder with nominal composition Bi 1.8 Pb 0.4 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O x was used to prepare other three films thermally treated at 780oC (B23SM780), 810oC (B23SM810) and 840oC (B23SM840). The films were grown on crystalline substrates of LaAlO 3 (100) and thermally treated in a domestic microwave oven (2.45 GHz, 1200 W) adapted suitably for this purpose. The structural properties were studied using X-ray diffraction techniques, XRD, and scanning electron microscopy, SEM. The XRD technique indicated the formation of the 2212 phase in the B12CM800, B12SM810, B23SM780 and B23SM810 films, as well as the appearance of the 2201 phase and the following secondary phases: Ca 2 PbO 4 and Bi 2 CaO 4 . The film B23SM840 also indicated the formation of 2223 besides the 2212 phase and aggregates. The SEM technique presented the formation of structures with plate shape, typical of this material, and a superficial formation of structures rich in Ca on all the films, except for the B23SM840 film, which showed only the formation of plates. The energy dispersive X-rays technique, EDX, was carried out to verify a likely nominal composition of the films corresponding to 2223 phase for the B23SM840 film and 2212 phase for the others. The electrical measurements were made using the four-probe method, enabling the identification of the critical transition temperatures, T c, T c-onset, T c- midpoint and T c-offset, also the determination of the critical current density, J c . All films shown a characteristic T c of the 2212 ...

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-21Bitstream added on 2014-11-10T11:58:44Z : No. of bitstreams: 1 000793304.pdf: 3817236 bytes, checksum: c88f0b4b23997905abcf1aeddcf17d72 (MD5) / O estudo de amostras supercondutoras em escala mesoscópica é de grande interesse científico e tecnológico pelos efeitos de confinamento que dela advém, por isso da intensificação dos trabalhos voltados a essa classe de materiais nas últimas décadas. Estas escalas estão próximas aos comprimentos característicos dos supercondutores, i.e., do comprimento de coerência (T) e da profundidade de penetração (T). Neste trabalho, usamos a Teoria de Ginzburg-Landau dependente do tempo, TDGL, para descrever o parâmetro de ordem e o campo magnético no interior de amostras supercondutoras de seção reta quadrática e comprimento infinito, ao longo do eixo z, sob um campo externo constante. Nestas amostras foi inserido um defeito extenso na forma de uma fenda e, então, os estudos foram focados na análise da influência desta fenda em diversas posições sobre algumas propriedades do material. É importante frisar que a TDGL permite descrever os estados metaestáveis da configuração de vórtices e o equilíbrio é obtido deixando-se o sistema relaxar para o estado estacionário. A discretização das equações TDGL foi embasada no método das variáveis de ligação e, então, as simulações computacionais foram realizadas. Assim, analisamos a influência da fenda, em diferentes posições, na primeira penetração de vórtices e nos campos críticos Hc1 e Hc3. Simulamos amostras de supercondutores do tipo II, k = 5, com dimensões mesoscópicas, 10 (0) x 10 (0) e o campo magnético externo foi variado com passos de H= 10-3 para diversos valores de temperatura. Também foram analisadas as condições nas quais a primeira penetração de vórtice ocorre pela fenda, assim, novas simulações foram realizadas para amostras com tamanhos laterais de 20 (0) x 20 (0) e (30) (0) / The study of superconducting samples in a mesoscopic scale is of scientific and technological great interest due to their confinement effects. As a consequence, this fact led to an intensification of works focused in this category of materials in the last decades. Such scale lies in the fundamental superconducting lengths, i.e., the coherence length k = 5,and the penetration depth (T). In this work, we use Time Dependent Ginzburg-Landau theory, TDGL, to describe the order parameter and the magnet field inside superconducting samples of square cross section and infinite length, in the z axis, under a constant external magnetic field. In such samples was inserted a long slit-like defect, and thus, we focused our studies on the influence of this slit, positioned in several positions of the border of the sample, in the properties of the material. It is important to emphasize that the TDGL model allows us to describe the metastable states of the vortex configuration and the equilibrium state is obtained by leaving the system rich the stationary state. The discretization of the TDGL equations was obtained by the variable link method. Thus, the computational simulations were carried out and we analyzed the influence of a slit, in several positions, in the first vortex penetrations as well as in the and .critical fields. It were simulated type II superconducting samples, , with mesoscopic dimensions of . The external applied magnet field was changed in steps of = 10-3, for several values of temperature. It was also analyzed the conditions for which the first penetration of the vortex occur by the slit. In this interim, we carried out simulations for samples with lateral sizes of 20 (0) x 20 (0) e (30) (0)

Resumo: O estudo dos regimes dinâmicos de vórtices em supercondutores do tipo II tem atraído grande interesse do ponto de vista teórico e experimental, por um lado pela riqueza de comportamentos que é apresentado e, por outro, pela compreensão dos mecanismos de pinning, o qual é utilizado para aumentar e manter a densidade de corrente crítica, permitindo seu uso em aplicações práticas. Usando simulações de dinâmica molecular, analisamos os efeitos de pinning artificiais na dinâmica de vórtices em filmes finos supercondutores do tipo II. Além da distribuição aleatória de centros de pinning, dois tipos de arranjos periódicos foram considerados: hexagonal e kagomé. Para o arranjo kagomé analisamos a dinâmica para a força externa aplicada nas direções transversal e longitudinal em relação à simetria da rede. Em cada caso são observados comportamentos dinâmicos distintos da rede de vórtices, uma vez que existem simetrias diferentes para cada direção. Diferentemente dos resultados obtidos para a distribuição aleatória e hexagonal de pinnings, para o arranjo de kagomé, a rede de vórtices apresenta uma dinâmica e um segundo pico na resistência diferencial ainda não descritos na literatura. Quando a força é aplicada na direção longitudinal, são observados regimes dinâmicos complexos da rede de vórtices. Para esse caso, além dos regimes ordenados típicos de redes periódicas de pinnings, os vórtices se movem em canais desordenados quando a corrente de transporte é aumentada, lembrando o regime smectic visto em simulações com pinning aleatório. Subsequentemente, para altas correntes, os vórtices atingem um regime dinâmico onde eles novamente se movem em canais bem definidos, revelando uma ordem transversal. Para o arranjo hexagonal, os vórtices sempre se movem em linhas retas. Apresentamos também um estudo da densidade de corrente crítica para diferentes valores de densidade de vórtices. / Abstract: The study of current-driven vortex lattices in type II superconductors has attracted a great interest from both experimental and theoretical point of view, on the one side for the riches of behaviors that is showed and, otherwise, for the comprehension of pinning mechanisms, which has been used to increase and to maintain the critical current density, to allow their use in practical applications. Using molecular dynamics simulations, we analyze the effects of artificial pinning on the vortex dynamics of type II superconductors thin films. Yonder random distribution of pinning centers, two types of periodic pinning arrays are considered: the hexagonal and kagomé. For the kagomé array, we analyze the dynamics for the applied external force in the transversal and longitudinal directions to the lattice symmetry. For each case are observed different dynamical behaviors of vortex lattice, once there are different symmetries for each direction. Differently than the results obtained for the random and hexagonal distribution of pinnings, for the kagomé array, the vortex lattice show a dynamic and a second peak in the differential resistance still not reported in the literature. When the force is applied in the longitudinal direction, the dynamical behavior of vortices is much more complex. For this case, yonder the ordered regimes, typically observed in systems with periodic pinning, the vortices moving in disordered channels when the transport current is increased, resembling the smetic dynamical regime that was found in simulations for random pinning distributions. Subsequently, for high currents, the vortices reach dynamical regime where they move in well defined channels again, revealing transversal ordering. For the hexagonal array, the vortices always move in straight trajectories. We also show a study of critical current density for different values of vortex density. For all densities, the hexagonal pinning network shows higher critical currents. / Orientador: André Luiz Malvezzi / Coorientador: Pablo Antonio Venegas Urenda / Banca: Ladir Candido da Silva / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Mestre

Orientador: Rafael Zadorosny / Banca: Edson Sardella / Banca: Claudio Antonio Cardoso / Resumo: O estudo de amostras supercondutoras em escala mesoscópica é de grande interesse científico e tecnológico pelos efeitos de confinamento que dela advém, por isso da intensificação dos trabalhos voltados a essa classe de materiais nas últimas décadas. Estas escalas estão próximas aos comprimentos característicos dos supercondutores, i.e., do comprimento de coerência (T) e da profundidade de penetração (T). Neste trabalho, usamos a Teoria de Ginzburg-Landau dependente do tempo, TDGL, para descrever o parâmetro de ordem e o campo magnético no interior de amostras supercondutoras de seção reta quadrática e comprimento infinito, ao longo do eixo z, sob um campo externo constante. Nestas amostras foi inserido um defeito extenso na forma de uma fenda e, então, os estudos foram focados na análise da influência desta fenda em diversas posições sobre algumas propriedades do material. É importante frisar que a TDGL permite descrever os estados metaestáveis da configuração de vórtices e o equilíbrio é obtido deixando-se o sistema relaxar para o estado estacionário. A discretização das equações TDGL foi embasada no método das variáveis de ligação e, então, as simulações computacionais foram realizadas. Assim, analisamos a influência da fenda, em diferentes posições, na primeira penetração de vórtices e nos campos críticos Hc1 e Hc3. Simulamos amostras de supercondutores do tipo II, k = 5, com dimensões mesoscópicas, 10 (0) x 10 (0) e o campo magnético externo foi variado com passos de H= 10-3 para diversos valores de temperatura. Também foram analisadas as condições nas quais a primeira penetração de vórtice ocorre pela fenda, assim, novas simulações foram realizadas para amostras com tamanhos laterais de 20 (0) x 20 (0) e (30) (0) / Abstract: The study of superconducting samples in a mesoscopic scale is of scientific and technological great interest due to their confinement effects. As a consequence, this fact led to an intensification of works focused in this category of materials in the last decades. Such scale lies in the fundamental superconducting lengths, i.e., the coherence length k = 5,and the penetration depth (T). In this work, we use Time Dependent Ginzburg-Landau theory, TDGL, to describe the order parameter and the magnet field inside superconducting samples of square cross section and infinite length, in the z axis, under a constant external magnetic field. In such samples was inserted a long slit-like defect, and thus, we focused our studies on the influence of this slit, positioned in several positions of the border of the sample, in the properties of the material. It is important to emphasize that the TDGL model allows us to describe the metastable states of the vortex configuration and the equilibrium state is obtained by leaving the system rich the stationary state. The discretization of the TDGL equations was obtained by the variable link method. Thus, the computational simulations were carried out and we analyzed the influence of a slit, in several positions, in the first vortex penetrations as well as in the and .critical fields. It were simulated type II superconducting samples, , with mesoscopic dimensions of . The external applied magnet field was changed in steps of = 10-3, for several values of temperature. It was also analyzed the conditions for which the first penetration of the vortex occur by the slit. In this interim, we carried out simulations for samples with lateral sizes of 20 (0) x 20 (0) e (30) (0) / Mestre

O campo magnético crítico superior e a temperatura crítica são calculadas para supercondutores com impurezas. Na avaliação das funções de Green do problema são usadas as autofunções exatas de um elétron em um campo magnético constante, ao invés da aproximação semi-clássica comumente utilizada. / The upper critical field and the Critical Temperature of a dirty superconductor are calculated. To evaluate the Green Functions we avoid the semi-classical aproximation by using the exact eletrons eigenstates in a magnetic field.