Efeito da dopagem de sulfetos de metais 3d nas propriedades supercondutoras de Bi-2212

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2002

RESUMO

Desde a descoberta dos supercondutores de alta temperatura crÃtica Tc (HTSC), o estudo substitucional em um sÃtio tem provado ser Ãtil no entendimento dos aspectos bÃsicos destes sistemas. Aproximadamente todos os HTSC descobertos atà agora sÃo cupratos. Assim, o Ãtomo de cobre à de suma importÃncia quando a supercondutividade à suposta residir primeiramente nos planos CuO2. Para substituiÃÃes no sÃtio do Cu em cupratos supercondutores de alta Tc, os metais 3d tÃm sua prÃpria importÃncia devido ao tamanho similar da estrutura orbital externa e ao raio iÃnico semelhante ao do Cu. Neste contexto à que entra o sistema BiSrCaCuO. Por apresentar apenas um tipo de sÃtio de Cu este sistema à um dos melhores candidatos capazes de elucidar o mecanismo da supercondutividade. Este trabalho tem como objetivo estudar o efeito da dopagem de NiS e CuS em sistemas do tipo Bi-2212, com composiÃÃo nominal dada por Bi2.1Sr2.1Ca0.8[(CuO)1-x(MS)x]2O8+δ, onde M = Ni ou Cu. As amostras foram sintetizadas por reaÃÃo sÃlida, e caracterizadas estrutural e magneticamente por difraÃÃo de raios-x, microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), espectroscopia de raios-x por dispersÃo de energia (EDX), e por medidas de magnetizaÃÃo. As medidas de difraÃÃo de raios-x mostraram que tanto para as amostras dopadas com CuS quanto para NiS hà estabilizaÃÃo da fase Bi-2212 sem a presenÃa de nenhuma fase secundÃria. As medidas de magnetizaÃÃo ac e dc comprovaram que as amostras dopadas com CuS e NiS exibem comportamento supercondutor abaixo de Tc. PorÃm as dopagens tiveram efeitos diferentes nesses sistemas. Todas as amostras dopadas com CuS apresentaram Tc maior que as amostras de Bi- 2212 nÃo dopadas. As anÃlises por EDX mostraram que hà uma substituiÃÃo parcial de oxigÃnio por enxofre na rede Bi-2212 e as imagens obtidas por MEV revelam que a microestrutura das amostras à constituÃda de por CuS nÃo reagido e pela fase Bi-2212 dopada. Hà um aumento da fase Bi-2212 com o acrÃscimo da dopagem de CuS. Isto nos leva a concluir que o aumento de Tc nessas amostras deve ser causado por modificaÃÃes na estequiometria de oxigÃnio com uma conseqÃente melhora na concentraÃÃo de buracos. Contrario ao que foi observado no sistema dopado com CuS, todas amostras dopadas com NiS apresentaram uma temperatura de transiÃÃo supercondutora inferior a do supercondutor Bi-2212 nÃo dopado. Nesse caso, hà um decrÃscimo de Tc com o aumento da concentraÃÃo de NiS. Aqui parece que o efeito combinado da substituiÃÃo de Cu por Ni e de S por O nos planos de CuO2 produz a uma forte localizaÃÃo dos portadores de carga ao mesmo tempo em que hà um acrÃscimo na concentraÃÃo de buracos.O efeito conjunto desses fenÃmenos à uma reduÃÃo na temperatura de transiÃÃo supercondutora do sistema. No entanto, a deteriorizaÃÃo da supercondutividade nÃo à dramÃtica

ASSUNTO(S)

fisica supercondutividade materiais

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