Nesta tese investigamos o estado normal (T > Tc) dos Yba2Cu3O6+x supercondutores de alto Tc. As técnicas da RMN e RQN foram empregadas para estudar as respostas estática e dinâmica do sistema de spins eletrônicos em função da temperatura, para diversas concentrações de oxigênio: x = 0.5 (cristal 1), 0.92 (cristal 2), 0.94 (cristal 3) e 1.0 (cristais 4 e 5). Focalizando diferentes sítios nucleares a RMN pode fornecer uma informação mais rica da susceptibilidade dinâmica, X (q.w), abrangendo diferentes regiões da Zona de Brillouin (ZB). Com os sítios do 17O(2,3) e do 89Y sensoreamos a região próxima ao centro do ZB, q == 0, enquanto que com o sitio do Cu(2) exploramos o extremo do ZB, (q == QAF). Foi realizado um estudo comparativo da RMN dos sítios do Cu(2), do O(2,3) e do Y sobre o cristal 1. Da comparação entre os deslocamentos hiperfinos magnéticos do Y e do O(2,3) extraímos as contribuições orbitais e as constantes de acoplamento hiperfino do Y. A razão entre as relaxações spin-rede do O(2,3) e do Y mostrou-se independente da temperatura, e próxima do esperado teoricamente a partir das constantes hiperfinas no cenário do hamiltoniano de Mila e Rice. Questões como a dependência da taxa de relaxação spin-rede (T1-1) com a intensidade do campo e a anisotropia da susceptibilidade estática de spin foram estudadas sobre o cristal 2. Acima de Tc, para o Cu(2), não foi encontrada nenhuma dependência de T1 com a intensidade do campo. Os resultados sobre o Y indicam uma anisotropia da susceptibilidade e do tensor de acoplamento hiperfino. Uma extensa comparação entre os resultados da RMN e da Difusão Inelástica de Nêutrons (DIN) foi realizada sobre as mesmas amostras (cristais 4 e 5), fato inédito ate então. Propõe-se um modelo gaussiano para X\"~q,o», compatível com as experiências de nêutrons, no qual o comprimento de correlação ~ foi fixado pelos resultados da DIN sobre o cristal 2. Analisando a relaxação spin-spin do Cu(2), 63(T2g)-1, em função deste modelo, extraímos a susceptibilidade estática X\'(q=QAF) em unidades absolutas e encontramos um fator de Stoner X\'(q=QAF) / X\'(q=O) ~ 10. Da análise conjunta de 63(T1T)-1 e 63 (T2g)-1 obtivemos a energia característica das flutuações AF, rAF::::3:0meV, em excelente acordo com a DIN. Estes mesmos resultados permitiram evidenciar, exclusivamente através do RMN, quando ocorre a abertura de um gap de spin. Neste trabalho mostramos que resultados da DIN são compatíveis com a RMN para o sitio do Cu(2), porem, sérias dificuldades são encontradas para explicar os resultados sobre os sítios do Y e, principalmente, do O(2,3). As alternativas para este problema são discutidas. Os resultados obtidos nesta tese levaram ao estabelecimento de um diagrama de fase, segundo a RMN, do estado normal dos Yba2Cu3O6+x supercondutores, cobrindo do regime sub-dopado ao regime sobre-dopado, passando pela composição de dopagem ótima. / The normal state(T > Tc) of the high Te superconducting Yba2Cu3O6+x was studied. The NMR and NQR techniques were employed in order to investigate the static and dynamic responses of the electronic spin system as function of temperature, for the following oxygen contents: x = 0.5 (crystal 1), 0.92 (crystal 2), 0.94 (crystal 3) e 1.0 (crystals 4 and 5). Focusing various nuclear sites the NMR could give a more rich information of the dynamical susceptibility, X(q,ffi), probing different regions of the Brillouin Zone (ZB). With 17O(2,3) and 89Y sites the BZ center, q:: 0, was studied, while with the Cu(2) site it was the BZ extreme, (q:: QAF) that was investigated. In crystal 1 we have compared the NMR of the Cu(2), O(2,3) and Y sites. From the comparison between the Y and O(2,3) magnetic hyperfine shift we have extracted the orbital contributions and the Y hyperfine coupling tensor. The ratio between the O(2,3) and Y nuclear spin lattice relaxation rate was found to be temperature independent, and its value was in fair agreement with what it was expected theoretically from the coupling constants within the picture of the Mila-Rice Hamiltonian. Problems such as the field intensity dependence of the spin-lattice -relaxation rate (T1-1) and the anisotropy of the static susceptibility where investigated in crystal 2. Above Tc, for the Cu(2) site, we have not found any field dependence of T1. Our results on the Y site indicate an anisotropy of both the static susceptibility and the Y coupling tensor. An extensive comparison between the NMR and the Inelastic Neutron Diffusion (IND) results was done in the very same samples, crystals 2 and 4. In accordance to neutron data a Gaussian model for X\"AF( q,ro) is proposed, in which the coherence length ~ was fixed by the IND results in crystal 2. Analyzing the Cu(2) nuclear spin-spin relaxation rate, 63(T2g)-1, as function of this model, we have extracted the staggered susceptibility X\'(q=QAF) in absolute units, finding a Stoner factor X \'( q=QAF) / X\'( q=O) ~ 10. From the analysis of 63(T1T)-1 together with 63(T2g)-1 we have obtained the AF characteristic energy, rAF ::::l 30meV, in excellent agreement with IND. These results provided us a powerful method to evidence the opening of a spin pseudo gap, exclusively from the NMR results. A consistent picture arise from the comparison between IND and the Cu(2) NMR. In contrast, it is hard to explain the Y and, specially, the O(2,3) results within this same picture. The theoretical alternatives to this puzzle are discussed. The whole set of results we have obtained led us to propose a NMR based phenomenological phase diagram for the normal state of the superconducting Yba2Cu3O6+x, covering from the under doped regime to the over doped regime, passing through the optimal doping.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3055.pdf: 3703935 bytes, checksum: d7f11870d9b2b1a502cecb80f512a920 (MD5) Previous issue date: 2009-04-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The Praseodymium is known to have a singular behavior in the family of cuprate superconductors of high critical temperature of the type RE-123. When these cuprates are doped with Praseodymium apparently critical temperature decreases, with a metalinsulator transition. The origin of this behavior is of fundamental interest, and it may provide an explanation for the mechanism of superconductivity at high temperatures, since any reasonable theory for this mechanism must explain the behavior of the system Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ, also called YPr-123. Through the experience gained by the research group to which we belong, and where this research project was developed, we continue the work begun by the PhD students Cecilia Stari and Alexandre Lanfredi. These two students have developed studies of polycrystalline YPr-123 family, and single crystals of YBa2Cu3O7-δ (Y-123) obtained by the method of Sol-Gel grown in crucibles of SnO2, respectively. None of them worked with the collection and characterization of single-crystalline samples of the system YPr-123, with special emphasis on Pr-rich samples, and that pure one, or PrBa2Cu3O7-δ (Pr-123). Studying to obtain and characterize samples of single-crystalline superconducting Pr-123 is the main goal of our Project Master. Besides obtaining samples of single-crystalline YPr-123 samples, in this master's work was studied the influence of cation doping in single crystals of composition Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ (YPr123) for 0 ≤ x ≤ 1. Doping were performed with the elements Ga, Zn, Fe and Ni to study the behavior of superconductivity in these types of crystals. To obtain samples with a high degree of purity necessary for the study of their basic properties, were made our own SnO2 crucibles with high resistance to corrosion caused by self-flow used in the growth of crystals. Were also used Al2O3 and ZrO2CeO crucibles. The chemical composition and structural quality of these samples were analyzed by x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) associated with the techniques of micro-analysis by energy dispersive X-ray (EDX). Also, we have used measures of the magnetic susceptibility for the characterization of superconducting properties of all samples. The results indicated that the whole YPr-123 family shows superconductivity, which is still very controversial in the literature. Specifically about the compound PrBa2Cu3O7-δ we verified that the sample is a superconductor, with critical temperature around 98K. This important result allows us to conclude that the relevant factor to observe the presence of superconductivity in this family is the Argon atmosphere during the growth of single crystal, as has been pointed out by previous publications of our research group. The results found here characterize this work as unique in the study of single crystal samples of the family YPr-123. / O Praseodímio é conhecido por ter um comportamento singular na família dos cupratos supercondutores de alta temperatura crítica do tipo RE-123. Quando esses cupratos são dopados com Praseodímio a temperatura crítica aparentemente diminui, ocorrendo uma transição metal-isolante. A origem deste comportamento, sendo de interesse fundamental, pode fornecer uma explicação para o mecanismo da supercondutividade em altas temperaturas, uma vez que qualquer teoria razoável para este mecanismo deve explicar o comportamento do sistema Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ, também denominado YPr-123. Através da experiência adquirida pelo grupo de pesquisa do qual fazemos parte, e onde este projeto de pesquisa foi desenvolvido, continuamos os trabalhos iniciados pelos alunos de doutorado Cecilia Stari e Alexandre Lanfredi. Esses dois alunos desenvolveram estudos em policristais da família YPr-123, e em monocristais de YBa2Cu3O7- δ (Y-123) obtidos pelo método de Sol-Gel crescidos em cadinhos de SnO2, respectivamente. Nenhum deles trabalhou com a obtenção e caracterização de amostras monocristalinas do sistema YPr-123, com especial ênfase nas amostras ricas em Pr, e naquela pura, ou seja, PrBa2Cu3O7-δ (Pr-123). Estudar a obtenção e caracterizar amostras monocristalinas de Pr-123 supercondutor é o objetivo principal do nosso Projeto de Mestrado. Além da obtenção de amostras monocristalinas do sistema YPr-123, neste trabalho de mestrado foi estudada a influência da dopagem catiônica nos monocristais de composição Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ para 0 ≤ x ≤ 1 acima mencionados. Foram realizadas dopagens com os elementos Ga, Zn, Fe e Ni para se estudar o comportamento da supercondutividade nesses tipos de cristais. Para a obtenção das amostras com o alto grau de pureza necessário para o estudo de suas propriedades fundamentais, foram confeccionados cadinhos de SnO2 com alta resistência à corrosão causada pelo auto-fluxo utilizados no crescimento dos cristais. Também foram utilizados cadinhos de Al2O3 e ZrO2CeO. A composição química e qualidade estrutural dessas amostras foram analisadas através de difração de raios-x (DRX) e de microscopia eletrônica de varredura (MEV) associada às técnicas de micro análise por energia dispersiva por raios-x (EDX). Também foram realizadas medidas de suscetibilidade magnética, para a caracterização das propriedades supercondutoras. Os resultados obtidos indicaram que toda a família YPr-123 apresenta supercondutividade, o que ainda é muito controverso na literatura. Especificamente para o composto PrBa2Cu3O7-δ além de termos verificado que a amostra é supercondutora, a sua temperatura crítica foi encontrada acima de 98K. Este importante resultado nos permite concluir que o fator relevante a presença de supercondutividade nesta família é a presença da atmosfera de Argônio durante o crescimento dos monocristais, como já foi apontado por publicações prévias do nosso grupo de pesquisa. Os resultados aqui encontrados caracterizam este trabalho como inédito no estudo de monocristais da família YPr-123.

Nesta tese investigamos o estado normal (T > Tc) dos Yba2Cu3O6+x supercondutores de alto Tc. As técnicas da RMN e RQN foram empregadas para estudar as respostas estática e dinâmica do sistema de spins eletrônicos em função da temperatura, para diversas concentrações de oxigênio: x = 0.5 (cristal 1), 0.92 (cristal 2), 0.94 (cristal 3) e 1.0 (cristais 4 e 5). Focalizando diferentes sítios nucleares a RMN pode fornecer uma informação mais rica da susceptibilidade dinâmica, X (q.w), abrangendo diferentes regiões da Zona de Brillouin (ZB). Com os sítios do 17O(2,3) e do 89Y sensoreamos a região próxima ao centro do ZB, q == 0, enquanto que com o sitio do Cu(2) exploramos o extremo do ZB, (q == QAF). Foi realizado um estudo comparativo da RMN dos sítios do Cu(2), do O(2,3) e do Y sobre o cristal 1. Da comparação entre os deslocamentos hiperfinos magnéticos do Y e do O(2,3) extraímos as contribuições orbitais e as constantes de acoplamento hiperfino do Y. A razão entre as relaxações spin-rede do O(2,3) e do Y mostrou-se independente da temperatura, e próxima do esperado teoricamente a partir das constantes hiperfinas no cenário do hamiltoniano de Mila e Rice. Questões como a dependência da taxa de relaxação spin-rede (T1-1) com a intensidade do campo e a anisotropia da susceptibilidade estática de spin foram estudadas sobre o cristal 2. Acima de Tc, para o Cu(2), não foi encontrada nenhuma dependência de T1 com a intensidade do campo. Os resultados sobre o Y indicam uma anisotropia da susceptibilidade e do tensor de acoplamento hiperfino. Uma extensa comparação entre os resultados da RMN e da Difusão Inelástica de Nêutrons (DIN) foi realizada sobre as mesmas amostras (cristais 4 e 5), fato inédito ate então. Propõe-se um modelo gaussiano para X\"~q,o», compatível com as experiências de nêutrons, no qual o comprimento de correlação ~ foi fixado pelos resultados da DIN sobre o cristal 2. Analisando a relaxação spin-spin do Cu(2), 63(T2g)-1, em função deste modelo, extraímos a susceptibilidade estática X\'(q=QAF) em unidades absolutas e encontramos um fator de Stoner X\'(q=QAF) / X\'(q=O) ~ 10. Da análise conjunta de 63(T1T)-1 e 63 (T2g)-1 obtivemos a energia característica das flutuações AF, rAF::::3:0meV, em excelente acordo com a DIN. Estes mesmos resultados permitiram evidenciar, exclusivamente através do RMN, quando ocorre a abertura de um gap de spin. Neste trabalho mostramos que resultados da DIN são compatíveis com a RMN para o sitio do Cu(2), porem, sérias dificuldades são encontradas para explicar os resultados sobre os sítios do Y e, principalmente, do O(2,3). As alternativas para este problema são discutidas. Os resultados obtidos nesta tese levaram ao estabelecimento de um diagrama de fase, segundo a RMN, do estado normal dos Yba2Cu3O6+x supercondutores, cobrindo do regime sub-dopado ao regime sobre-dopado, passando pela composição de dopagem ótima. / The normal state(T > Tc) of the high Te superconducting Yba2Cu3O6+x was studied. The NMR and NQR techniques were employed in order to investigate the static and dynamic responses of the electronic spin system as function of temperature, for the following oxygen contents: x = 0.5 (crystal 1), 0.92 (crystal 2), 0.94 (crystal 3) e 1.0 (crystals 4 and 5). Focusing various nuclear sites the NMR could give a more rich information of the dynamical susceptibility, X(q,ffi), probing different regions of the Brillouin Zone (ZB). With 17O(2,3) and 89Y sites the BZ center, q:: 0, was studied, while with the Cu(2) site it was the BZ extreme, (q:: QAF) that was investigated. In crystal 1 we have compared the NMR of the Cu(2), O(2,3) and Y sites. From the comparison between the Y and O(2,3) magnetic hyperfine shift we have extracted the orbital contributions and the Y hyperfine coupling tensor. The ratio between the O(2,3) and Y nuclear spin lattice relaxation rate was found to be temperature independent, and its value was in fair agreement with what it was expected theoretically from the coupling constants within the picture of the Mila-Rice Hamiltonian. Problems such as the field intensity dependence of the spin-lattice -relaxation rate (T1-1) and the anisotropy of the static susceptibility where investigated in crystal 2. Above Tc, for the Cu(2) site, we have not found any field dependence of T1. Our results on the Y site indicate an anisotropy of both the static susceptibility and the Y coupling tensor. An extensive comparison between the NMR and the Inelastic Neutron Diffusion (IND) results was done in the very same samples, crystals 2 and 4. In accordance to neutron data a Gaussian model for X\"AF( q,ro) is proposed, in which the coherence length ~ was fixed by the IND results in crystal 2. Analyzing the Cu(2) nuclear spin-spin relaxation rate, 63(T2g)-1, as function of this model, we have extracted the staggered susceptibility X\'(q=QAF) in absolute units, finding a Stoner factor X \'( q=QAF) / X\'( q=O) ~ 10. From the analysis of 63(T1T)-1 together with 63(T2g)-1 we have obtained the AF characteristic energy, rAF ::::l 30meV, in excellent agreement with IND. These results provided us a powerful method to evidence the opening of a spin pseudo gap, exclusively from the NMR results. A consistent picture arise from the comparison between IND and the Cu(2) NMR. In contrast, it is hard to explain the Y and, specially, the O(2,3) results within this same picture. The theoretical alternatives to this puzzle are discussed. The whole set of results we have obtained led us to propose a NMR based phenomenological phase diagram for the normal state of the superconducting Yba2Cu3O6+x, covering from the under doped regime to the over doped regime, passing through the optimal doping.

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Carlos Alberto Baldan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_RafaelCassiolatode_M.pdf: 4732668 bytes, checksum: 0819e8d6aca546a3c44b407acd86b0a9 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O crescimento da demanda de energia elétrica nos centros urbanos e industriais tem levado à necessidade de expansão dos sistemas de energia elétrica o que tem causado aumento nos níveis de curto-circuito, atingindo o limite da capacidade dos sistemas de proteção existentes exigindo sua substituição por outros de maior capacidade. Nessa situação nem sempre a recapacitação dos sistemas de proteção resolve o problema sendo necessário duplicar circuitos. Para postergar investimentos ou para funcionar na rede juntamente com o disjuntor ou ainda, para proteger os circuitos existentes quando conectados a geradores distribuídos, os limitadores de corrente instalados em série com os disjuntores atuais permitem limitar a corrente de falta, principalmente nos primeiros 100ms até a atuação do sistema de proteção. Dentre os diversos tipos de dispositivos limitadores de corrente elétrica existentes no mercado e também ainda em pesquisa atualmente, os construídos a partir de materiais supercondutores possuem a vantagem de proporcionar limitação de corrente elétrica praticamente instantânea causando mínima interferência no funcionamento normal dos sistemas de energia elétrica. Neste trabalho foram estudadas diversas configurações de limitadores de corrente elétrica utilizando fitas de materiais cerâmicos supercondutores de alta temperatura crítica (HTS), de modo especial os limitadores resistivos em forma de bobinas helicoidais enroladas com fita supercondutora BSCCO. Foi desenvolvida metodologia para o cálculo eletromagnético, projeto, construção e ensaio das bobinas supercondutoras do limitador de corrente, bem como se procurou caracterizar eletricamente a fita HTS sob influência de campo magnético externo com o objetivo de determinar as condições de corrente elétrica e de campo magnético sobre ela aplicado para a transição do estado supercondutor para o estado condutor normal do material ("quench"). Ao final do trabalho foram construídos e ensaiados dois protótipos limitadores de corrente elétrica supercondutores mostrando que, apesar da fita HTS de BSCCO ainda não possuir características adequadas para aplicação em limitadores de corrente, com a esperada evolução destes materiais já existe disponível a técnica para projetá-los e construí-los. / Abstract: The growth in demand of electric energy in urban and industrial centers has lead to the need of expansion of the electrical systems which has caused increase in short circuit levels, reaching the limit capacity of the existing protection systems requiring its replacement by others of greater capacity. In these situations the upgrade of protection systems does not always solve the problem being necessary the circuit's duplication. To postpone investments, to operate together in the electrical system with the circuit breakers or even to protect the existing circuits when connected to distributed generators, fault current limiters should be installed in series with the circuit breakers allowing to limit fault currents, specially in the first 100m until the protection system is triggered. Among the many different types of fault current limiter devices existing in the market and which are under development, the ones made of superconducting materials have the advantage of providing practically instantaneous fault current limitation causing minimum interference in the normal operation of the electrical systems. In this work many configurations of electric fault current limiters were studied using superconducting ceramic materials of high transition temperature (HTS), specially the resistive superconducting fault current limiters in form of helical coils with BSCCO superconducting tapes. The methodology for the electromagnetic calculation, project, construction and tests of the superconducting coils of the fault current limiter was carried out along with the HTS tape characterization under external magnetic field influence in order to determine the conditions of electric current and magnetic field for the transition from superconducting state to normal conducting state (quench). At the end of this work two fault current limiters were built and tested showing that, although BSCCO HTS tapes yet do not have good characteristics for fault current limiters application, when these materials which tend to be developed reach applicability level, the technique to design and built them is already available. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Carlos Alberto Baldan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:08:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EliasJunior_Antonio_M.pdf: 3083167 bytes, checksum: f6bea29b3a45a17156c136bda7644b30 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam com um transformador e com material supercondutor de alta temperatura crítica (HTS) em forma de fita. Neste caso utilizou-se a fita supercondutora do composto de YBCO. Neste trabalho é apresentado um resumo da evolução da supercondutividade desde a origem dos materiais supercondutores de baixa temperatura crítica (LTS) até os de alta temperatura crítica (HTS), as fitas supercondutoras de segunda geração (2G), seus processos de produção, suas composições e suas propriedades. Também faz parte desta dissertação um estudo sobre diferentes equipamentos utilizados para limitar a corrente elétrica em sistemas de energia elétrica aprofundando o estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam usando transformador. Por fim, simulou-se a operação do limitador de corrente elétrica em questão acoplado ao sistema elétrico usando o pacote MATLAB/Simulink/SimPowerSystems. A simulação foi baseada em características reais dos elementos do sistema, como transformador de distribuição e no comportamento resistivo do material supercondutor de alta temperatura crítica de YBCO / Abstract: This work presents a study about transformer type superconductive fault current limiter using high critical temperature (HTS) tape. In this case the YBCO superconductive tape was used. The history of superconductivity since the beginning of low temperature (LTS) superconductive materials until the high critical temperature superconductive second generation (2G) tapes is presented, also their production process and their compositions are studied. It is part of this work a study about different equipments used to limit the electrical current in electrical power systems going deeply in the transformer type superconductive fault current limiter. Finally, the operation of superconductive electrical current limiter coupled to the electrical power system using MATLAB/Simulink/ SimPowerSystems was simulated. The simulation was based on the real characteristics of power system elements, as distribution transformer and on the resistive behavior of high critical temperature superconductive material of YBCO type / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

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−δ (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

Orientador: Carlos Alberto dos Reis Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T21:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OtaloraBuitrago_DianaPatricia_M.pdf: 4654440 bytes, checksum: 441fc975cdf8f7e9af7978587263e135 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho descreve os procedimentos experimentais e as justificativas que levaram à determinação de uma relação entre a densidade de tensão de ruído em altas frequências e a temperatura da junção de um LED branco de alta eficiência. As medições da densidade de tensão de ruído foram realizadas polarizando o LED com correntes na faixa de 1'mi'A até 326mA e temperaturas de junção desde 24ºC até 120ºC. A realização deste trabalho, que é de cunho exploratório, foi motivada pela busca de mecanismos que permitam a avaliação contínua da temperatura da junção de um LED em operação, tendo em vista sua grande influência na durabilidade do LED. A crescente expansão do uso do LED em lugar das lâmpadas incandescentes e fluorescentes está mudando a indústria da iluminação, trazendo com isto novos desafios. Um destes desafios está na melhoria dos circuitos de acionamento (drivers e fontes de alimentação), que hoje respondem por 59% das falhas nos LEDs. Pesa na confiabilidade destes circuitos a falta do controle da temperatura de junção. Os resultados deste trabalho, apesar de restritos à caracterização de apenas duas amostras de um LED branco de alta eficiência, mostraram nitidamente a presença de um ruído de excesso cuja amplitude tem forte correlação com a temperatura da junção. Foi constatado, nas duas amostras caracterizadas, que a densidade de tensão de ruído medida é equivalente ao que produz um resistor de aproximadamente 13K'ômega' / Abstract: This paper describes the experimental procedures and the reasons that led to determining a relationship between the high-frequencies noise voltage density and the junction temperature of a highefficiency white LED. the measurements of noise voltage density were performed biasing the LED with currents in the range of 1'mi'A up to 326mA and temperatures junction from 24ºC to 120ºC. This work, which is exploratory, was motivated by the search for mechanisms that allow to continually assess the junction temperature of an LED in operation, given its great influence on the lifetime of the LED. The growing expansion of the use of LEDs instead of incandescent and fluorescent bulbs is changing the lighting industry, bringing with it new challenges. One of these challenges is the improvement of the power supplies and driver circuits, which now account for 59% of failures in LEDs. The lack of control of the LED junction temperature in these circuits is one of the issues that respond to their reduces reliability. The outcome of the herein presented work, although only restricted to the characterization of two samples of a high-efficiency white LED, clearly showed the presence of an excess noise whose amplitude has strong correlation with the junction temperature. It was found from the two tested samples, that the measure noise voltage density is equivalent to what is produced by a resistor of approximately 13K'omega' / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

The phase diagram of complex oxides is very diverse due to the strong interaction between electrons in the electronic structure. It is possible to probe those interactions by changing electrostatically the carrier density, the main concept behind the Field-Effect Transistors (FET) which is the building blocks of nanoelectronics devices. In the case of high-TC superconductor copper oxides, it is possible to use this concept to switch between superconducting and insulator phases, for example using an adjacent liquid electrolyte layer to inject charges in a superconducting film. With that in mind, the objective of this work was to establish protocols to grow superconductor and ferroelectric films for future fabrication of superconducting FET devices. We optimized the deposition conditions for the growth of a single layer of superconductor YBa2Cu3O7–x and the ferroelectric barium titanate on SrTiO3 substrates by pulsed laser deposition (PLD). Several techniques were employed to study the properties of the thin films, such as X-ray diffraction, atomic force microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, resistance vs temperature and ferroelectric hysteresis. Regarding the superconductors thin films, we observed several relations between the superconducting features and the growth parameters. For instance, lower growth temperatures contribute to the nucleation of a-axis oriented grains meanwhile higher growth temperature tends to be c-axis oriented. Regarding the frequency of the laser (proportional to the growth rate), it seems that lower frequency is related to higher surface roughness and the presence of non-superconducting contributions. As it increases, the roughness decrease and the sample presents a sharper superconducting transition. Finally, we also did the first steps towards the field effect device by growing a heterostructure thin film consisting of a superconductor and ferroelectric material. The sample grew c-axis oriented on strontium titanate substrate, though with a high value of surface roughness. / O diagrama de fase dos óxidos complexos é muito diverso devido à forte interação entre os elétrons na estrutura eletrônica. É possível sondar essas interações alterando eletrostaticamente a densidade da portadores, o principal conceito por trás dos transistores de efeito de campo (FET), que é o elemento fundamental dos dispositivos nanoeletrônicos. No caso de supercondutores de alta temperatura a base de óxidos de cobre, é possível usar este conceito para alternar entre fases supercondutoras e isolantes, por exemplo utilizando uma camada adjacente de eletrólito líquido para injetar cargas no filme supercondutor. Com isso em mente, o objetivo desse trabalho foi estabelecer protocolos para crescer filmes supercondutores e ferroelétricos para fabricações futuras de dipositivos FET supercodutores. Nós optimizamos as condições de deposição para o crescimento de uma única camada do supercondutor YBa2Cu3O7–x e do ferroeléctrico titanato de bário em substratos SrTiO3 por deposição de laser pulsado (PLD). Diversas técnicas foram empregadas para estudar as propriedades dos filmes finos, como difração de raios-X, microscopia de força atômica, espectroscopia de fotoelétrons de raios-X, resistência vs temperatura e histerese ferroelétrica. Em relação aos filmes finos supercondutores, observamos várias relações das propriedades supercondutoras com os parâmetros de crescimento. Por exemplo, temperaturas de crescimento mais baixas contribuem para a nucleação de grãos orientados no eixo a, enquanto a temperatura de crescimento mais alta tende a ser orientada para o eixo c. Em relação à frequência do laser (proporcional à taxa de crescimento), há um indício que valores menores de frequência está relacionada à maior rugosidade superficial e à presença de contribuições não supercondutoras. À medida que aumenta a frequência, a rugosidade diminui e a amostra apresenta uma transição supercondutora mais nítida. Por fim, também fizemos os primeiros passos em direção ao dispositivo de efeito de campo, desenvolvendo um filme fino de heteroestrutura com um material supercondutor e ferroelétrico. A amostra cresceu orientada no eixo c em substrato de titanato de estrôncio com alto valor de rugosidade superficial.

Neste trabalho realizamos um estudo de um buraco em um antiferromagneto, como parte de uma revisão de diferentes técnicas de abordagem das fases de “stripes” nos cupratos supercondutores. Estudamos a transição do formalismo de “strings” para um buraco no modelo t - Jz bidimensional, onde existe uma solução analítica, para a solução de pólaron de spin no modelo t - J isotrópico através da aproximação de Born auto-consistente. A forma funcional dos picos de quase-partícula, do peso espectral e do “gap” espectral foi investigada numericamente em detalhe, em função da anisotropia magnética. O movimento de um pólaron de spin na presença de uma parede de domínio antiferromagnética (ADW) em antifase, como uma realização da configuração de “stripes” nos planos CuO dos cupratos de baixa dopagem, também foi analisada.

Neste trabalho realizamos um estudo de um buraco em um antiferromagneto, como parte de uma revisão de diferentes técnicas de abordagem das fases de “stripes” nos cupratos supercondutores. Estudamos a transição do formalismo de “strings” para um buraco no modelo t - Jz bidimensional, onde existe uma solução analítica, para a solução de pólaron de spin no modelo t - J isotrópico através da aproximação de Born auto-consistente. A forma funcional dos picos de quase-partícula, do peso espectral e do “gap” espectral foi investigada numericamente em detalhe, em função da anisotropia magnética. O movimento de um pólaron de spin na presença de uma parede de domínio antiferromagnética (ADW) em antifase, como uma realização da configuração de “stripes” nos planos CuO dos cupratos de baixa dopagem, também foi analisada.