Propiedades electrónicas locales y materia de vórtices en el superconductor FeSe
En esta tesis presentamos un estudio de las propiedades estructurales y electrónicas a escala atómica, y las características estructurales de la materia de vórtices nucleada en superconductores de la familia FeSe. Discutimos el impacto de los defectos atómicos en los estados electrónicos de estos ma...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2022
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1177/1/1Arag%C3%B3n_S%C3%A1nchez.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En esta tesis presentamos un estudio de las propiedades estructurales y electrónicas a escala atómica, y las características estructurales de la materia de vórtices nucleada en superconductores de la familia FeSe. Discutimos el impacto de los defectos atómicos en los estados electrónicos de estos materiales y la relevancia del acople entre algunas peculiaridades de estos estados y la estructura de vórtices nucleada en estos superconductores.
En primer lugar estudiamos los estados electrónicos de FeSe, FeSe_1xS_x y K_xFeSe con técnicas que son sensibles a las propiedades físicas en diferentes espesores de las muestras. Utilizando microscopia túnel de barrido determinamos los tipos de defectos
presentes en los cristales y estudiamos las modificaciones estructurales inducidas por ellos. La complementación de estos resultados con datos sobre los estados electrónicos internos de los átomos del compuesto obtenidos mediante espectroscopia de fotoelectrones excitados con rayos X nos permite cuantificar los cambios en la transferencia de carga inducidos en los átomos vecinos a los defectos. Mediante simulaciones de DFT explicamos que los defectos dumbbell conllevan una redistribución de la nube electrónica de los átomos circundantes pero no inducen una modificación de la distancia entre el Fe y el anión. Considerando el gran volumen de evidencia que existe en la literatura sobre la dependencia de la temperatura crítica de los nicogenuros y calcogenuros basados en
Fe con esta distancia [2], nuestras simulaciones explican que para densidades bajas de estos defectos la Tc del material no cambia. En contraste, en el caso de los defectos atómicos observados en las muestras irradiadas con K, en el entorno de la vacancia de Se generada por la irradiación se produce un aumento de la distancia entre el anión y el Fe. Este resultado explica el aumento de Tc reportado al irradiar con K [3].
En segundo lugar, considerando las propiedades electrónicas peculiares de los superconductores en base a Fe estudiados en la primer parte de esta tesis, nos preguntamos cómo cambian las propiedades estructurales de la materia de vórtices nucleada en este
sustrato. Las muestras de FeSe poseen propiedades electrónicas no convencionales que a su vez inducen un acople fuerte entre las propiedades elásticas del cristal y la red de vórtices, conocido como efecto magnetoelástico. Mediante imágenes de vórtices individuales en regiones extendidas observamos que en la familia FeSe la materia de vórtices tiene una simetría hexagonal con deformaciones rómbicas y una estructura policristalina aunque con un orden orientacional de casi largo alcance débil en registro
de las direcciones cristalinas de la muestra. Adicionalmente presenta fructuaciones de densidad que decaen algebraicamente a grandes distancias con un exponente que indica que el sistema de vórtices presenta el orden escondido de hiperuniformidad aunque es de la clase III desordenada. La comparación de estos resultados experimentales con los obtenidos en otros compuestos y con simulaciones realistas de dinámica de Langevin indican que la clase de hiperuniformidad y las distorsiones rómbicas observadas en la materia de vórtices en FeSe son el resultado del acople de los vórtices con las propiedades electrónicas y estructurales de las muestras. En particular, la importante magnitud del acople magnetoelástico / (dTc=dP )"2 en FeSe introduce un término extra
anisotrópico y de largo alcance en la interacción entre vórtices que da origen a las propiedades estructurales de la materia de vórtices observadas en este compuesto.
Por ultimo, en este trabajo mostramos que la forma funcional de la distribución espacial de la fuerza de interacción entre vórtices es un descriptor del acople entre la estructura de vórtices y propiedades electrónicas y elásticas anisotrópicas, y el desorden característico del sustrato en el que se nuclea, es decir, la muestra superconductora. Llegamos a esta conclusión luego de realizar un estudio comparativo entre las distribuciones de las fuerzas en FeSe y compuestos modelos como Bi_2Sr_2CaCu2O_8-δ y NbSe_2. |
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