Implantación de K en el superconductor FeSe como medio de aumento de la temperatura crítica superconductora
En este trabajo se propone la implantación de potasio por irradiación en monocristales de β-FeSe y posterior recocido como un método novedoso de producción del compuesto K_xFe_2−ySe_2. A partir de mediciones de magnetización en función del campo y de la temperatura, se caracterizaron las temperatur...
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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/1066/1/1Mogensen.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En este trabajo se propone la implantación de potasio por irradiación en monocristales de β-FeSe y posterior recocido como un método novedoso de producción del compuesto K_xFe_2−ySe_2.
A partir de mediciones de magnetización en función del campo y de la temperatura, se caracterizaron las temperaturas críticas T_c, las densidades de corrientes críticas superconductoras J_c y los campos magnéticos H_c1 correspondientes a la penetración de vórtices en el sistema. Se analizaron las diferencias entre las distintas etapas de la muestra: antes de irradiar, después de irradiar y luego del recocido. Se encontró que la implantación de K generó una señal diamagnética superconductora con una temperatura crítica T_cK. Si bien la Tc decrece por los daños de la irradiación, este valor, al igual que T_cK, aumenta con el recocido con respecto al estado prístino.
Se vio que se empobrecen las propiedades superconductoras con un segundo recocido, entre ellos la intensidad de la señal magnética superconductora asociada a la presencia de potasio decae de 0.5% al 0.2% del primer al segundo recocido.
Se demostró que esta metodología genera un aumento en la T_c ∼8 K a ∼10 K, pero que además surge una segunda temperatura crítica T_cK entre 20 K y 45 K que concuerda con los valores reportados para K_xFe_2−ySe_2. Se comparó cómo decae la señal magnética superconductora de una curva de magnetización ZFC en función de la temperatura con un modelo realizado en este trabajo. Este modelo calculaba la proporción de muestra superconductora en función de la temperatura utilizando la distribución de potasio que se obtuvo utilizando el código SRIM.
La irradiación generó dislocaciones de átomos de hierro, entre otros daños estructurales, que generaron una señal magnética histerética la cual se intentó aislar de la magnetización superconductora. Se vio que se requieren modelos macroscópicos que analicen
la interacción entre el ferromagnetismo y el diamagnetismo superconductor para que el procedimiento sea más preciso. De todas formas se logró aislar la mayor parte de la señal superconductora.
De esta manera, a partir de las ramas superconductoras se pudo calcular la densidad de corriente crítica superconductora J_c utilizando el modelo de Bean. Se analizó la dependencia de J_c con la temperatura y de las etapas de la muestra. J_c mejora notablemente con el recocido, sin embargo decae luego de la irradiación y de un segundo recocido con respecto al estado prístino. También se observó que para temperaturas cada vez más altas, como en ∼7 K, la señal ferromagnética predominaba frente a la señal diamagnética superconductora, lo que implicaría un mal cálculo de J_c si no se hubiesen separado estas señales magnéticas.
Como se mencionó anteriormente, se caracterizó el campo crítico H_c1 de la muestra en función de la temperatura. Se vio que su valor aumenta luego de la implantación de potasio y prácticamente se mantiene con los recocidos.
También se realizó una caracterización estructural y composicional, utilizando las técnicas de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) junto con espectros de dispersión de energía (EDS), microscopía de fuerza atómica (AFM) y espectroscopía Raman. La XRD fue una medición de bulto que permitió ver el desorden generado por la implantación de K, complementando lo visto en el magnetómetro.
En el SEM se observó que la irradiación generó fragilidad sobre la zona irradiada y permitió detectar la presencia de potasio. Por otro lado, en AFM se mostró que la irradiación generó una mayor rugosidad en las muestras. Por último, se reportan las mediciones preliminares de espectroscopía Raman. |
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