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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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2017
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/711/1/Amig%C3%B3.pdf |
| Aporte de: |
| 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. |
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