Supraleitung in Graphit ist kein neues Thema. Dieser Effekt wurde bereits in den 1960er Jahren in Interkalationsverbindungen von Graphit gefunden. Die Supraleitung in reinem Graphit wurde bereits vor etwa 50 Jahren beschrieben. Kürzlich wurden in zweischichtigem Graphen, in dem die Graphenschichten um einen 'magischen' Winkeln um die c Achse verdreht wurden, flache Bänder in der elektronischen Bandstruktur nachgewiesen, welche mit der Entstehung von Supraleitung zusammenhängen. Wir haben die elektrischen Transporteigenschaften in Graphitproben mit unterschiedlichen Elektrodenkonfigurationen untersucht. Wir haben den elektrischen Widerstand von hochgeordnetem natürlichem und synthetischem Graphit mit Elektroden auf der Oberseite der ab Basalebene und auch parallel zur c Achse mit hoher Präzision gemessen und den Einfluss der hochleitenden Stapelfehler untersucht, an denen, eingebettet zwischen den kristallinen Graphitschichten, 2D-Grenzflächen entstehen, die ebenfalls flache Bänder aufweisen. Die Existenz einer gut geordneten rhomboedrischen Graphitphase in allen gemessenen Proben wurde durch Röntgenbeugungsmessungen nachgewiesen. Die Grenzflächen mit der hexagonalen Phase stellen laut theoretischer Vorhersagen einen möglichen Ursprung für die Hochtemperatursupraleitung dar. Die experimentellen Ergebnisse liefern eindeutige Beweise für körnige Supraleitung in diesen Materialien, z. B. einen schrittweisen Temperaturübergang bei ~ 350 K, magnetische Irreversibilität, Zeitabhängigkeit nach einer Feldänderung, die mit dem eingeschlossenen Fluss und Flusskriechen übereinstimmt, und den teilweise abgestoßenen magnetischen Fluss, welcher in Magnetisierungsmessungen beobchtet werden kann. Die Lokalisierung der körnigen Supraleitung an diesen 2D-Grenzflächen verhindert die Beobachtung widerstandsfreier elektrischer Ströme oder eines vollständigen Meißner-Zustands. Der Grund ist, dass die körnige Supraleitung in abgegrenzten Regionen an den Grenzflächen entsteht, welche in eine Multigraphen-Halbleitermatrix eingebettet sind. In dieser Arbeit wird eine detaillierte Untersuchung des Magnetowiderstands in verschiedenen Arten von Graphitproben bei niedrigen und hoch gepulsten Magnetfeldern vorgestellt. / Superconductivity in graphite is not a new topic. Its existence goes back to the 1960s when this effect was found in intercalation compounds of graphite. Superconductivity in pure graphite was reported already around 50 years ago and recently proved in bi-layer graphene, related to 'magic' angles between the graphene layers, twisted around the c axis, with the electronic band structure exhibiting flat bands. We have studied electrical transport properties in graphite samples with different electrode configurations. Measuring with high precision, the electrical resistance of highly ordered natural and synthetic graphite, with electrodes placed on the top of the ab basal plane, and also parallel to the c axis, we investigated the influence of the highly conducting stacking faults, referred as 2D interfaces, embedded between the crystalline regions of graphite, which also exhibit flat bands. The existence of well ordered rhombohedral graphite phase in all measured samples has been proved by x-ray diffraction measurements, suggesting its interfaces with the hexagonal phase as a possible origin of high-temperature superconductivity, predicted by theoretical studies. The results provide clear evidence of granular superconductivity, e.g., a step-like transition in temperature at ~ 350 K, magnetic irreversibility, time dependence after a field change, consistent with trapped flux and flux creep, and the partial magnetic flux expulsion from magnetization measurements. The localization of the granular superconductivity at these 2D interfaces prevents the observation of a zero resistance state or a full Meissner state. The reason is that the superconducting distribution is a mixture of superconducting patches at the interfaces, and they are embedded in a multigraphene semiconducting matrix. A detailed study of the magnetoresistance in different kinds of graphite samples at low and high-pulsed magnetic fields is presented in this work.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:75673 |
| Date | 10 August 2021 |
| Creators | Precker, Christian Eike |
| Contributors | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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