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Type: TESE DIGITAL
Title: Síntese e caracterização de monocristais de 'Sr IND. 1-x' 'Eu IND. X' 'Fe IND. 2' 'As IND. 2' preparados pelo método do fluxo de In
Title Alternative: Synthesis and characterization of 'Sr IND. 1-x' 'Eu IND. X' 'Fe IND. 2' 'As IND. 2' single crystals prepared by the In flux method
Author: Radaelli, Matheus, 1993-
Advisor: Pagliuso, Pascoal José Giglio, 1971-
Abstract: Resumo: Os materiais à base de FeAs são uma classe de supercondutores de alto interesse científico-tecnológico por apresentarem temperaturas críticas relativamente altas (Tc de aproximadamente 56 K) e uma intrigante inter-relação entre supercondutividade e magnetismo. Seus diagramas de fases são bastante similares aos dos óxidos supercondutores de altas temperaturas críticas e aos dos férmios pesados supercondutores. Compreender os detalhes microscópicos dessa forte relação entre magnetismo e supercondutividade não-convencional nesses supercondutores, e sua relação com o mecanismo de pareamento é um desafio atual que quando superado gerará um grande avanço nessa área de conhecimento. Além disso, buscar parâmetros físicos que possam ser alterados de forma a favorecer a supercondutividade nesses materiais é de extrema importância em busca de uma rota para a descoberta de novos supercondutores. Estudos anteriores do nosso grupo na série de Ba1-xEuxFe2As2 evidenciam que uma diminuição da distância Fe-As, dFeAs, está intimamente ligada à supressão da fase magnética tipo onda de densidade de spin (SDW) e à localização dos elétrons 3d do Fe no plano FeAs nesses materiais. Foi sugerido que o aumento do caráter planar dos orbitais 3d do Fe, ou seja, o favorecimento na ocupação dos orbitais xy e x2-y2 na superfície de Fermi parece ser um ingrediente que favorece a supressão do magnetismo e a emergência da supercondutividade nessa classe de compostos. Neste trabalho apresentamos um estudo sistemático das propriedades do composto intermetálico tetragonal SrFe2As2 em função da substituição de Eu no sítio cristalográfico do Sr, onde nosso intuito foi estender o entendimento obtido através dos estudos no composto de BaFe2As2 para outros compostos da mesma família. Monocristais de SrFe2As2 e Sr1-xEuxFe2As2 foram crescidos pelo método alternativo de fluxo metálico de In. A caracterização macroscópica dos compostos foi realizada através das técnicas experimentais de medidas de resistividade, magnetização, susceptibilidade magnética DC, calor específico, difração de raios-x de pó, análise elementar (EDS, WDS). A caracterização microscócpica foi realizada através da técnica de ressonância de spin eletrônico (RSE) utilizando como sonda o íon paramagnético de Eu2+. O íon sonda foi utilizado para se estudar a evolução da dinâmica de spin dos elétrons 3d do Fe quando o sistema evolui de magneticamente ordenado para supercondutor. Nossos resultados de RSE mostraram diferenças na dinâmica de spin dos elétrons 3d do Fe à medida que suprimimos o ordenamento magnético do tipo SDW. A partir da dependência linear da largura de linha de RSE do Eu2+ com a temperatura, conhecida como taxa de relaxação Korringa (b), e das anomalias de resistividade, propomos que há uma separação significativa entre a transição estrutural tetragonal-ortorrômbica (Ts) e a transição de fase SDW (TSDW) induzida pela substituição química de Sr por Eu que parece muito maior do que a observada na série de Ba1-xEuxFe2As2. Na região de baixas concentração de Eu, nossos resultados de RSE do Eu2+ em Sr1-xEuxFe2As2 sugerem uma tendência contrária a observada na série de BaFe2As2 onde a supressão da fase SDW era acompanhada da supressão da taxa Korringa da linha de RSE do Eu2+. No caso dos resutados da série Sr1-xEuxFe2As2 apresentados nesta dissertação, à medida que suprimimos a fase antiferromagnética SDW temos uma diminuição da localização dos orbitais 3d do Fe no plano de FeAs e um aumento da taxa Korringa, ao passo que quando aumentamos a concentração passamos a ter um comportamento de localização dos elétrons 3d do Fe no plano FeAs, similar ao caso da série do Ba. Estes resultados permitiu-nos concluir que a diferenciação orbital das bandas 3d do Fe parece ser regida pela dependência de Ts com x ao longo da série

Abstract: The Fe-based superconductors (SCs) have become focus of great interest since their discovery due to their remarkable physical properties such as high critical temperatures (Tc), high critical currents, high malleability and unusual interplay between magnetism and superconductivity, with phase diagrams very similar to the Cuprates and Heavy Fermions systems. A deep microscopic understanding of this unusual interplay between magnetism and superconductivity and its relationship with the pairing mechanism of this class of compounds could lead to important breakthroughs in condensed matter physics. Furthermore, searching for physical parameters that can be tuned in order to achive superconductivity in these materials is extremely important and may guide the search for new superconductors. Previous studies performed in our group in the Ba1-x EuxFe2As2 series show that a decrease in the Fe-As distance, dFeAs, is closely linked to the suppression of the SDW magnetic phase and the localization of the Fe 3d electrons in the FeAs plane. The increase in the planar character of the Fe 3d orbitals, that is, favoring the occupation of the xy and x2-y2 orbitals on the Fermi surface appears to be a key ingredient that favors the suppression of the SDW phase and the emergence of superconductivity in this class of compounds. In this work, we report a systematic study of the properties of the intermetallic tetragonal compound SrFe2As2 as a function of Eu substitution in the Sr crystallographic site, where our goal was to extend the understanding obtained through the previous studies on the Ba1-xEuxFe2As2 series to other compounds of the same family. Single crystals of SrFe2As2 and Sr1-xEuxFe2As2 were grown by the alternative In-flux method. The macroscopic characterization of the studied single crystas was made by measurements of electrical resistivity, magnetization, DC magnetic susceptibility, specific heat, powder x-ray diffraction and Elemental analysis (EDS, WDS). The microscopic characterization was performed using the Electronic Spin Resonance (EPR) technique using the Eu2+ paramagnetic ion as the resonanting probe. The Eu2+ ion was used to study the evolution of the spin dynamics of Fe 3d electrons when the system evolves from magnetically ordered to superconducting. Our ESR results evidenced a clear evolution of the spin dynamics of Fe 3d electrons as we suppressed the SDW magnetic order. From the linear temperature dependence of Eu2+ ESR linewidth, known as the Korringa relaxation rate (b), and from mapping of the anomalies revealed in electrical resistivity data, we argue that there is a large separation between the structural phase transition (Ts) and the spin-density-wave transition SDW (TSDW) induced by doping which seems much larger than that observed in the Ba1-xEuxFe2As2 series. In the low Eu-concentration region, we have found a trend which is in contrast to the one observed in the series of BaFe2As2 where the suppression of the SDW phase follows the suppression of the Eu2+ ESR Korringa rate. In this work, for the the Sr1-xEuxFe2As2 series in the low Eu-concentration regime, we have found a decrease of the localization of the 3d orbitals in the FeAs plane as the TSDW descreases as a function of x, whereas for the x > 0.5 regime, a decrease of boht TSDW and the Eu2+ Korringa rate are consistent to a localization of the 3d electrons in the FeAs plane. These results allowed us to suggest that the orbital differentiation of the 3d bands of Fe in these materials seems to be governed by the dependence of Ts with x throughout the series
Subject: Ressonância de spin eletrônico
Supercondutores à base de ferro
Supercondutividade não-convencional
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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