Ac-mikrokalorimetria MgB2

Anizotropia MgB2 závislá od magnetického poľa

Zuzana Pribulová

a, metodika ac-kalorimetrie

b, závislosť charakteristík MgB2 na magnetickom poli

- Sommerfeldov koeficient

- uhlová závislosť

poľová závislosť anizotropie v MgB2

poľová závislosť anizotropie v (Mg1-xAlx)B2

ac-mikrokalorimetria

Tac = P0

K + C

Ohrev vzorky periodicky modulovaným výkonom a meranie následných oscilácií teploty vzorky

Tb+Tdc

t

T

Tb

Tac

Tac je dostatočne nízke, aby bolo C = konšt.

je dostatočne nízka, aby sa dosiahla tepelná rovnováha

Ohrievač

P = P1 + P0 cos(t)

K

Rezervoár Tb

VzorkaC, T

Teplomer

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0H (

T)

T (K)

H//c

H//ab

MgB2 – dvojmedzerový supravodič

0 10 20 30 400

2

4

6

8 (T) BCS theory

(T)

(T)

Energ

y gap (

meV

)

Temperature (K)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4T = 4.2 K

0T0.2T0.5T1T3T9T12T20T

No

rma

lize

d c

on

du

cta

nce

(a

.u.)

Voltage (mV)

Fermiho plocha: izotropný -pás anizotropný -pás

Dve energetické medzery: zatvárajú sa pri rovnakej Tc

mag. pole na nich pôsobí rôzne vedú k netradičnej závislosti Hc2(T)

0 5 10 15 20 25 30 351

2

3

4

5

= ab / c

= c / ab

An

iso

tro

py

Temperature (K)

MgB2 :

Bc1 = ≠ = Bc2

pri nízkych T vplyv 2 medzier

= pre T Tc

Klasický supravodič: Bc1ab/Bc1

c = Bc1= = Bc2

= Bc2ab/Bc2

c

Anizotropia v supravodičoch

Nielen teplotná,

ale aj poľová závislosť !

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 1 2 3 4

0H

a (T)

H || c

MgB2

:

iN(i/a0)2 pre B

< Bi

iN pre B

> Bi

Sommerfeldov koeficient

Klasický supravodič0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

B/Bc2

B

Bc2ab

222 cossin (B,) =

=C/T|T0

Korekcia pre malé polia

Uhlová závislosť

(B)

(B,) = f(B /Bc2ab

) 222 cossin (B,) = f(B/Bc2() )

zafixovaná orientácia mag. poľa , zmena B

zafixovaná hodnota B, zmena orientácie

- uhol medzi mag. poľom a kryštalografickou orientáciou vzorky (0°= orientácia poľa v smere c)

Analýza uhlovej závislosti

- Príspevok -pásu má klasický charakter N = B/Bc2()

Supravodivosť v -páse existuje len do 3T = Bc2c

- Príspevok -pásu má tvar N = B/B(B),

Bsa mení s mag. poľom od 0.25T pre 0T po B= Bc2c

B

Bc2ab

222 cos)(sin B(B,) =

Anizotropia MgB2

* Pri nízkych poliach je systém izotropný

* Nad B je supravodivosť v -páse indukovaná zo -pásu

* Nad Bc2c supravodivosť v -páse

neexistuje – anizotropia je daná -pásom

Eisterer et al. - poľovo závislý parameter, ktorý dáva do súvisu relatívny príspevok oboch pásov PRB 72, 134525 (2005)

Anizotropia Mg1-xAlxB2

-pás sa s dopovaním stáva dôležitejším:

váha -pásu klesá z ~ 0.5 pre x=0 po ~ 0.35-0.4 pre x~0.2 B rastie od ~ 0.25T pre x=0 po ~ 0.6T pre x~0.2

Príspevok -pásu je izotropný, ale silno závislý od magnetického poľa

Príspevok -pásu má klasický tvar

Anizotropia je závislá na mag. poli: (B) = (B) = (B)

-pás sa stáva s dopovaním hliníkom dôležitejším

Zhrnutie

B B(B)

(B) = pre B Bc2c; N pre B Bc2

c

BBc2()(B,) =

Pribulová et al.,: Anisotropy of the Sommerfeld coefficient in Magnesium Diboride Single CrystalsPhys. Rev. Lett. 98 (2007) 137001

Pribulová et al.,: Field and angular dependence of the Sommerfeld coefficient in Al-doped MgB2 Single Crystals

Phys. Rev. B 76 (2007) 180502(R)

Klein et al.,: Magnetic field dependence of the coherence length and penetration depth of MgB2 Single Crystals

Phys. Rev. B 73 (2006) 184513

Ďakujem za pozornosť