Propiedades electrónicas de los estados normal y superconductor de FeSe.

FeSe es uno de los miembros más importantes de la familia de superconductores basados en hierro debido a la simpleza de su estructura cristalina y a las propiedades electrónicas que presenta. El objetivo de esta tesis fue entender, a partir de mediciones de transporte y de la estructura cristalin...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Amigó , María Lourdes
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2017
Materias:
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/711/1/Amig%C3%B3.pdf
Aporte de:Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (CNEA) de CAB - CNEA - Biblioteca Leo Falicov Ver origen
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Sumario:FeSe es uno de los miembros más importantes de la familia de superconductores basados en hierro debido a la simpleza de su estructura cristalina y a las propiedades electrónicas que presenta. El objetivo de esta tesis fue entender, a partir de mediciones de transporte y de la estructura cristalina, distintas características electrónicas propias de FeSe, FeSe_1-xTe_x y FeSe_1-xS_x. Se estudiaron dos tipos de cristales, unos que solo presentan la fase tetragonal superconductora, , y otros, que además presentan una fase espuria, deciente en hierro, regularmente encontrada en esta clase de materiales. Cada uno de estos dos tipos de materiales tiene sus propias características en el estado normal y en el superconductor. En el caso de cristales con mezcla de fases, se observan caractersticas propias de defectos correlacionados. Estos actúan como centros de anclaje para los vórtices en el estado superconductor y se reflejan en mínimos en la resistividad para un angulo entre la normal del cristal y el campo magnético de ±34º . De la caracterización estructural y magnética, se obtiene que la fase espuria tiene un orden de vacancias de hierro que forman un plano denso para este mismo angulo. Por otro lado, la unión entre esta fase y la superconductora puede estar actuando como defecto correlacionado. Al reemplazar selenio por teluro, desaparece el orden de vacancias en la fase deciente en hierro. Por lo tanto, ya no hay un plano denso de vacancias por el cual se unan ambas fases. Esto se refleja en que ya no se observan mínimos extras en la resistividad y presentan un comportamiento similar al que se espera por la presencia solo de defectos puntuales. Al comparar cristales con mezcla de fases con β-FeSe se observa una característica muy distintiva en la temperatura crítica. Los cristales con menor contenido de hierro y que presentan coexistencia de fases tienen una temperatura crítica mayor (Tc=12.2(2) K) que los de β-FeSe (T_c=9.5(1) K) en mediciones de resistividad. Para estudiar esta diferencia, se utilizaron mediciones de difracción de neutrones en policristales con caracterí sticas similares a los monocristales. De la comparación entre las mediciones para ambos tipos de policristales se observaron tensiones debidas al intercrecimiento en las muestras con mezcla de fases. Esto puede ser la causa microscópica del aumento de Tc. Por otro lado, los cristales con solo la fase β-FeSe presentan características propias de un material con múltiples bandas. A temperaturas cercanas a la ambiente se hace muy relevante la contribución a la resistividad de los portadores térmicamente activados debido a que β-FeSe es un semimetal. Esto se refleja en que la resistividad presenta un máximo en T*=228(1)K para la corriente en el eje c y mientras que para el caso del plano ab se encuentra a una temperatura mayor a 300 K. Este material presenta una transición estructural de tetragonal a ortorrómbica a una temperatura T_s=90(1) K. Por debajo de esta temperatura aparece magnetorresistencia transversal anisotrópica. Nuevamente, esta relacionada con las múltiples bandas presentes en el material y a la reestructuración que sufren en T_s. Por otro lado, la magnetorresistencia longitudinal es negativa para la corriente y el campo magnético en la dirección del eje c. En este caso se la puede asociar con las fluctuaciones magnéticas anisotrópicas que comienzan, al igual que la magnetorresistencia negativa, a temperaturas menores que T_s. En el estado superconductor también se observa un comportamiento relacionado con las múltiples bandas en la dependencia del campo crítico superconductor, H_c2, con la temperatura. Además, se obtienen indicios de la reconfiguración de maclas, que se forman por debajo de la transición estructural, con la presión y su in fluencia en la corriente crítica. Finalmente, se estudiaron sustituciones en el lugar del selenio por teluro o azufre en cristales con solo la fase tetragonal. En ambos casos, se observa una disminución de la temperatura de la transición estructural. De la extrapolación de T_s en función del contenido de teluro, se obtiene que para x≃0.22 en FeSe_1-xTe_x, la transición estructural y la superconductora tendrán temperaturas críticas similares. Sin embargo, en la región 0.1<x<0.35 se obtienen cristales con dos fases tetragonales, una rica y otra pobre en teluro, por lo que no se puede llegar a la condición anterior. Por otro lado, se obtiene que T* disminuye fuertemente con el contenido de teluro tanto en muestras con como sin mezcla de fases.