Strukturelle und dynamische Eigenschaften der Vortex-Materie in Hochtemperatur-Supraleitern
Strukturelle und dynamische Eigenschaften der Vortex-Materie in Hochtemperatur-Supraleitern
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1999
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Blasius, Thomas
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Title in another language
Structural and dynamic properties of the vortex-matter in high temperature superconductors
Publication type
Dissertation
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Abstract
In this work a model of the vortex-matter in strongly anisotropic cuprate high temperature
superconductors based on their specific structural and electronic properties is presented.
After a brief introduction of the crystal growth techniques and the characterisation methods of
the investigated Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+delta) (Bi-2212) single crystals, the major part of this
work is focussed on vortex-matter investigations and the corresponding experimental results.
Information on the vortex dynamics and pinning properties of the vortex-state has been
obtained from magnetisation measurements. Four different vortex-phases have been
identified as a function of temperature and external field. From muon-spin rotation experiments,
the underlying vortex-structures (flux-line lattice, quasi-2D vortex-glass, flux-line liquid
and pancake liquid) have been successfully determined for the first time. Furthermore, an
universal H-T phase diagram of the vortex-matter in Bi-2212 has been obtained by scaling the
magnetic field with a characteristic field H*. Such a scaling behaviour strongly suggests that the
static and dynamic properties of the vortex-matter are mainly driven by the anisotropy of the
cuprate high temperature superconductors and the pinning strength of the pancake vortices.
Finally, the characteristics of magnetic flux-front penetration has been investigated as a
function of temperature by magnetio-optic experiments. The various vortex-phases here
display strongly different flux-front mobility.
superconductors based on their specific structural and electronic properties is presented.
After a brief introduction of the crystal growth techniques and the characterisation methods of
the investigated Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+delta) (Bi-2212) single crystals, the major part of this
work is focussed on vortex-matter investigations and the corresponding experimental results.
Information on the vortex dynamics and pinning properties of the vortex-state has been
obtained from magnetisation measurements. Four different vortex-phases have been
identified as a function of temperature and external field. From muon-spin rotation experiments,
the underlying vortex-structures (flux-line lattice, quasi-2D vortex-glass, flux-line liquid
and pancake liquid) have been successfully determined for the first time. Furthermore, an
universal H-T phase diagram of the vortex-matter in Bi-2212 has been obtained by scaling the
magnetic field with a characteristic field H*. Such a scaling behaviour strongly suggests that the
static and dynamic properties of the vortex-matter are mainly driven by the anisotropy of the
cuprate high temperature superconductors and the pinning strength of the pancake vortices.
Finally, the characteristics of magnetic flux-front penetration has been investigated as a
function of temperature by magnetio-optic experiments. The various vortex-phases here
display strongly different flux-front mobility.
Summary in another language
In dieser Arbeit wird zunächst ein Modell zur Beschreibung der Vortex-Materie vorgestellt,
welches auf den besonderen strukturellen und elektronischen Eigenschaften der stark
anisotropen Kuprat-Hochtemperatur-Supraleiter basiert. Nach einer kurzen Darstellung der
Techniken zur Herstellung und Charakterisierung der untersuchten Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+delta)
(Bi-2212) Einkristalle werden im Hauptteil dieser Arbeit die durchgeführten Experimente zur
Untersuchung der Vortex-Materie und deren Ergebnisse präsentiert.
An Hand von Magnetisierungsmessungen wurden Informationen über die Dynamik und das
Verankerungsverhalten des Vortex-Zustands gewonnen. Dabei konnten vier Vortex-Phasen als
Funktion der externen Feldstärke und der Temperatur identifiziert werden. Mittels Myon-Spin
Rotation Experimente war es erstmalig möglich, die zugehörigen Vortex-Strukturen
(Flusslinien-Gitter, quasi-2D Vortex-Glas, Flusslinien-Flüssigkeit und Punktwirbel-Flüssigkeit)
zu bestimmen. Darüber hinaus konnte durch Skalierung der magnetischen Feldstärke mit einer
charakteristischen Feldstärke H* ein universelles H-T Phasendiagramm der Vortex-Materie in
Bi-2212 erhalten werden. Dieses Skalierungsverhalten deutet darauf hin, dass die Anisotropie
der Kuprat-Hochtemperatur-Supraleiter und die Stärke der Punktwirbel-Verankerung die
wichtigsten Parameter sind welche die statischen und dynamischen Eigenschaften der
Vortex-Materie beeinflussen.
An Hand von magnetooptischen Untersuchungen konnte letztendlich noch das
Eindringverhalten magnetischer Fluss-Fronten als Funktion der Temperatur untersucht werden.
Die verschiedenen Vortex-Phasen zeichnen sich hierbei durch eine sehr unterschiedliche
Mobilität der Fluss-Fronten aus.
welches auf den besonderen strukturellen und elektronischen Eigenschaften der stark
anisotropen Kuprat-Hochtemperatur-Supraleiter basiert. Nach einer kurzen Darstellung der
Techniken zur Herstellung und Charakterisierung der untersuchten Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+delta)
(Bi-2212) Einkristalle werden im Hauptteil dieser Arbeit die durchgeführten Experimente zur
Untersuchung der Vortex-Materie und deren Ergebnisse präsentiert.
An Hand von Magnetisierungsmessungen wurden Informationen über die Dynamik und das
Verankerungsverhalten des Vortex-Zustands gewonnen. Dabei konnten vier Vortex-Phasen als
Funktion der externen Feldstärke und der Temperatur identifiziert werden. Mittels Myon-Spin
Rotation Experimente war es erstmalig möglich, die zugehörigen Vortex-Strukturen
(Flusslinien-Gitter, quasi-2D Vortex-Glas, Flusslinien-Flüssigkeit und Punktwirbel-Flüssigkeit)
zu bestimmen. Darüber hinaus konnte durch Skalierung der magnetischen Feldstärke mit einer
charakteristischen Feldstärke H* ein universelles H-T Phasendiagramm der Vortex-Materie in
Bi-2212 erhalten werden. Dieses Skalierungsverhalten deutet darauf hin, dass die Anisotropie
der Kuprat-Hochtemperatur-Supraleiter und die Stärke der Punktwirbel-Verankerung die
wichtigsten Parameter sind welche die statischen und dynamischen Eigenschaften der
Vortex-Materie beeinflussen.
An Hand von magnetooptischen Untersuchungen konnte letztendlich noch das
Eindringverhalten magnetischer Fluss-Fronten als Funktion der Temperatur untersucht werden.
Die verschiedenen Vortex-Phasen zeichnen sich hierbei durch eine sehr unterschiedliche
Mobilität der Fluss-Fronten aus.
Subject (DDC)
530 Physics
Keywords
Vortex-Materie,Flusslinien-Gitter,quasi-2D Vortex-Glas,Flusslinien-Flüssigkeit,Punktwirbel-Flüssigkeit,high temperature superconductors,vortex-matter,H-T phase diagram,muon-spin rotation,magneto-optic
Conference
Review
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Cite This
ISO 690
BLASIUS, Thomas, 1999. Strukturelle und dynamische Eigenschaften der Vortex-Materie in Hochtemperatur-Supraleitern [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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Examination date of dissertation
January 28, 2000