Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Raquel de Almeida Ribeiro / Banca: Antonio Renato Bigansoli / Banca: Durval Rodrigues Júnior / Banca: João Carlos Silos Moraes / 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 / Resumo: O composto diboreto de magnésio (MgB2) é conhecido desde a década de 50, porém, suas propriedades supercondutoras ainda eram desconhecidas. Características intrínsecas do MgB2 fazem deste material um candidato promissor para aplicações tecnológicas, embora o baixo valor da irreversibilidade de campo e a diminuição da densidade de corrente crítica com o aumento do campo magnético diminuem consideravelmente a possibilidade. Entretanto estudos recentes mostraram que a dopagem moderada de MgB2 com impurezas aumentam a densidade de corrente crítica, através da introdução de centros de aprisionamento de fluxo magnético. Dentre os vários elementos e compostos examinados como dopantes, carbono e compostos de carbono, tais como SiC, B4C e outros, mostraram ser mais efetivos no aumento da corrente crítica em amostras de grande volume, fitas e fios. As propriedades estruturais e microestruturais são de grande relevância para as propriedades físicas que o composto apresentará ao fim de cada dopagem. Uma ferramenta bastante flexível para identificar prováveis interações neste composto devido à introdução de dopantes é a espectroscopia mecânica. Esta técnica se mostra eficiente na obtenção de informações sobre a microestrutura do material, bem como sobre os mecanismos que controlama mobilidade de defeitos micro e nano-esetruturados. As medidas de espectroscopia mecânica permitem a determinação precisa da frequencia de saltos de uma espécie atômica, independentemente do modelo utilizado e, se diferentes tipos de saltos atômicos são possíveis, eles podem ser seletivamente discriminados. O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito da adição de dopantes à base de carbono nas propriedades anelásticas do MgB2, por meio de medidas de espectroscopia mecânica, utilizando a Análise Dinâmico Mecânica (DMA)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The compound magnesium diboride (MgB2) is well-know since the 50's, however, its superconducting properties were still unknown. Intrinsic characteristics of MgB2 make this material a promising candidate for technological applications, although the low value of the irreversibility field and the decrease of critical current density with the increase of the magnetic field considerably reduce this possibility. However, recent studies have shown that the moderate doping of MgB2 with impurity, increase the critical current density by introducing the magnetic flux pinning centers. Among various elements and compounds examined as dopants, carbon compounds such as SiC, B4C and others, reveal to be more effective in increasing the critical current in large volume samples, riboons and wires. Structural properties and microstructures are of great relevance to the physical properties that the compound will present at the end of each doping. A sensitive tool to identify potential interactions in this compound proper to the introduction of dopants is the mechanical spectroscopy. This technique is efficient in obtaining information about the microstructure of the material, as well as on the mechanisms that control the mobility of defects micro and nanostructure. The mechanical spectroscopy measurements allows the precise frequency jumps of an atomic species, independently of the model used, and whether different types of atomic jumps are possible , they can be selectively discriminated. The present work aimed to study the effect of addition the doping carbon-based on anelastic properties of MgB2, through mechanical spectroscopy measurements, using Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The samples were prepared by using the powder in tube method, which samples were made with 5, 7.5 and 10 w% de SiC and samples with addition of B4C and carbon, having the same atomic percentage of samples... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

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

Orientador: Rafael Zadorosny / Banca: Cláudio Luiz Carvalho / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / Resumo: Neste trabalho é apresentada a fabricação de um filme fino supercondutor, na forma de uma trilha supercondutora. A trilha é obtida por impressão direta do layout da trilha sobre um substrato de Si, utilizando uma impressora, do tipo jato de tinta. A solução precursora do filme é utilizada como tinta e é ejetada sobre o substrato, assumindo a forma criada no layout. Este processo de fabricação foi criado com o intuito de aplicar uma técnica de fabricação simples e barata (baixo custo) visando a obtenção de um trilha com excelente qualidade a um custo reduzido. As caracterizações morfológicas e estruturais foram realizadas para identificar e analisar o processo de impressão direta. O comportamento supercondutor do material foi verificado através da curva de R x T, em que foi obtida uma Tc de 81K, para a trilha impressa. O transporte de corrente da trilha impressa pela curva de I x V foi de 9,68 A/cm2 na temperatura de 78K / Abstract: In this work is presented the fabrication of a thin film in the form of a trail for the copper oxide superconductor of BSCCO system. The trail was produced by directly print of the layout on a Si substrate. For this a inkjet printer was used. The precursor solution was used as ink and was ejected into the substrate in such a way to design the previous layout. This manufacturing process was created in order to obtain a trail with good quality at a reduced cost (low cost) by using a simple technique. The morphological and structural characterizations were carried out to identify and analyze the process of direct printing. The superconducting behavior of the material was verified by measurements of R x T from which was obtained a Tc of 81 K. The critical current density of the material was obtained from a V x I curve which value was 9,68 A/cm2 at a temperature of 78K / Mestre

Orientador: Cláudio Luiz Carvalho / Banca: Ezequiel Costa Siqueira / Banca: Guilherme Gonçalves Sotelo / Resumo: Desde a descoberta dos supercondutores de alta temperatura crítica em 1986, suas propriedades tem sido extensivamente estudadas. Neste trabalho relatamos construção de junções Josephson do tipo ponte, construídas manualmente em um filme de BSCCO. Para a obtenção das junções Josephson foi depositado um pó de boa qualidade com composição nominal Bi1.8Pb0.4Sr2CaCu2O8 em substrato cristalino de aluminato de lantânio (LaAlO3), depois tratados termicamente usando um forno de microondas convencional da marca Panasonic (2.45 GHz, 800 W), para ocorrer a coalescência do pó sobre o substratos. As caracterizações estruturais foram realizadas por meio da técnica de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), que revelou a predominância da fase 2212 e formações de placas supercondutoras, respectivamente. A caracterização elétrica foi realizada utilizando o método de quatro pontas DC, a fim de determinar a temperatura de transição crítica e também a curva característica de corrente-tensão (I-V). As temperaturas crítica de transição dos filmes foram de aproximadamente 81K. Também foi observado um salto da corrente elétrica na curva característica I-V com voltagem nula, estes resultados são característicos da ocorrência o tunelamento Josephson. Portanto, os filmes tratados termicamente por um forno de microondas doméstico demonstrou qualidade suficiente para se obter uma junção Josephson / Abstract: Since the discovery of high critical temperature superconductors in 1986, their properties have been extensively studied. In this work we report the construction of Josephson junctions, constructed manually in a superconductor thin film of BSCCO. The film was obtained of a commercial powder with a nominal composition Bi1.8Pb0.4Sr2 CaCu2O8 was deposited on a lanthanum aluminate crystalline substrate (LaAlO3), and thermally treated by a domestic microwave oven Panasonic (2.45 GHz, 800 W), to occur coalescence of the powder on the substrate. The structural characterization was performed using X-ray diffraction technique (XRD) and scanning electronic microscope (SEM) which revealed the predominance of 2212 phase and plaque-forming superconducting. Electrical characterization was performed using DC four probes technique to establish the critical, temperature (Tc) and also the current-voltage characteristics curve. An onset superconducting transition temperature was measured about at 81K. We also observed in the current-voltage characteristics curve a step of electric current at zero-voltage. These results imply that the tunneling Josephson occurred. Therefore, thin film thermally treated by a domestic microwave has shown sufficient quality to obtain Josephson junctions / Mestre

Orientador: Ezequiel Costa Siqueira / Banca: Victor Ciro Solano Reynoso / Banca: Rodrigo Yoshikawa Oeiras / Resumo: Neste trabalho é proposto a investigação teórica de uma junção formada por metal supercondutor e um metal ferromagnético acoplados através de dois canais. O primeiro canal consiste de um acoplamento direto entre os metais, enquanto que o segundo canal é formado através um ponto quântico composto por um nível discreto. Para isso utilizamos como ferramenta as funções de Green de não-equilíbrio, por meio das quais obtemos o cálculo e as curvas para a corrente elétrica, números de ocupação e transmitância. É demonstrado que podemos alterar o tipo de spin no ponto quântico, e este sobrevive a presença de um campo magnético por meio de um efeito de interferência. Por meio deste resultado, é possível manipular um spin em um ponto quântico por meio de variáveis externas, o que pode ser de interesse em aplicações na computação quântica / Abstract: In this work is proposed the theorical investigation of a double-path junction formed by a ferromagnetic and a supercondutor lead. The first path connects superconductor and ferromagnet by an insulator barrier while in the second path these metals are connected by a single level quantum dot. We have used the nonequilibrium Green's functions to perform the calculations as well as to obtain the curves for electrical current, occupation numbers and transmittance. It is shown that the spin within the quantum dot can be manipulated by means of external parameters which can be of interesed in quantum computation applications / Mestre

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.

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.

Made available in DSpace on 2018-03-22T15:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11639_VICTOR LUIZ GRIPA.pdf: 5188689 bytes, checksum: 4adf42318d665dfa46a68021c0c50058 (MD5) Previous issue date: 2017-12-20 / Por serem duros e frágeis, os materiais cerâmicos supercondutores são limitados em aplicações tecnológicas que os submetem a estresses elétricos e térmicos, como um dispositivo limitador de corrente supercondutor cerâmico. Uma possível solução à esta limitação é a combinação destes materiais com outros que tenham propriedades complementares, como os metálicos. Com isso em mente, foi feito a deposição da cerâmica policristalina SmBa2Cu3O7- δ em uma cava produzida em aço inoxidável 304L. A junção resultante foi tratada termicamente por um método flash a 1060°C. A caracterização da junção foi feita por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Além disso, foi desenvolvido, exclusivamente para esta dissertação, um método padronizado e reproduzível para a análise da geometria de grãos usando o software ImageJ. Os dados obtidos pelo método foram tratados estatisticamente de forma a obter-se uma conjectura a respeito dos parâmetros dos grãos de toda a cerâmica depositada com base em microscopias eletrônicas de varredura da microestrutura pela determinação da Função Densidade de Probabilidade (Gama, Weibull ou logaritmo-normal) mais adequada a cada caso. Apesar do material não ter transicionado a temperaturas acima de 77K, pode-se verificar uma redução na geometria dos grãos em comparação à geometria da cerâmica original o que melhora a percolação da corrente supercondutora na passagem entre grãos. Palavras chave: Cerâmica Supercondutora, Sm-123, Aço Inoxidável, AISI 304L.

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:29:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8435_Dissertação Final Erika Laurina.pdf: 2133677 bytes, checksum: 1567e46b05b90feba4f705989083a92f (MD5) Previous issue date: 2014-11-24 / Neste trabalho apresentamos a descrição dos métodos de síntese através de reação de estado sólido utilizando a técnica do tubo de quartzo encapsulado, além da descrição das características estruturais e morfológicas dos compostos Ca2MnReO6 e Ca1,8Ce0,2MnReO6. Análise do padrão de raio X através do método Rietveld mostrou que a amostra dopada com 5% de cério é monofásica e também foi possível notar uma expansão da cela unitária sem alteração na simetria da amostra dopada. As imagens de microscopia eletrônica mostraram uma homogeneidade de tamanho e forma das partículas na amostra. Medidas de absorção de raio X por luz síncrotron nas bordas K do Mn e L3 do Re mostram que ambos tem valência mista nas amostras com e sem dopagem, assumindo para o Mn os valores +2.3 na amostra não dopada e +2.2 na amostra dopada e para o Re , +5,7 na amostra não dopada e + 5.8 na amostra dopada.

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:29:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6363_.pdf: 2628561 bytes, checksum: 3e3af9e30b8e2595b2b99caf767fe13e (MD5) Previous issue date: 2013-01-29 / Esta tese tem por objetivo o estudo da relação entre a densidade de corrente crítica de transporte e a estrutura de poros em amostras bulk do sistema YBa2Cu3O7-y. Para este fim, dois grupos de amostras foram preparados, um dopado com Sb2O3 e outro sintetizado em diferentes tempos. As amostras foram caracterizadas a partir de medidas de raios-X, magnetização, corrente critica de transporte e estudo da estrutura de poros via sorção de N2. Em ambos os sistemas, a dopagem e as condições de sínteses, não alteraram a temperatura crítica, porém modificaram a estrutura de poros. Com relação à densidade de corrente crítica de transporte, esse parâmetro não teve uma relação explicita com a porosidade no sistema (YBa2Cu3O7-y)1-x(Sb2O3)x, enquanto foi verificado uma forte correlação com a porosidade nas amostras sintetizadas em tempos diferentes. No intuito de melhor compreender a correlação entre densidade de corrente critica de transporte e as características estruturais das amostras, foram realizadas simulações computacionais visando descrever o transporte elétrico em sistemas cerâmicos supercondutores. Para este fim, a estrutura granular dos sistemas investigados foi simulada mediante a segmentação do espaço, utilizando o método Voronoi. Os resultados das simulações computacionais mostram que é possível capturar a dependência da densidade de corrente critica de transporte com as grandezas relevantes aos diferentes sistemas estudados nesta tese. Finalmente, esse trabalho mostra a importância de controlar a estrutura de poros, com o objetivo de otimizar as propriedades elétricas dos cupratos supercondutores cerâmicos, o qual é transcendente para possíveis aplicações tecnológicas destes sistemas.