| Autor(en): |
Lenart E. Dudy |
Titel: |
Nature and organization of the CuO 2 -plane – as experimentally probed in the prototype high-temperature superconductor Bi2201 |
| Gutachter: |
R. Manzke; J. Röhler; N. Koch |
| Erscheinungsdatum: |
03.04.2009 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-10098814)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Festkörperphysik, Hochtemperatur-Supraleitung, Bi-Kuprate, Bi2201 |
| Schlagwörter (eng): |
condensed matter, high-temperature superconductor, Bi-cuprate, Bi2201 |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Zitationshinweis: |
Dudy, Lenart E.:
Nature and organization of the CuO 2 -plane – as experimentally probed in the prototype high-temperature superconductor Bi2201;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 03.04.2009, urn:nbn:de:kobv:11-10098814
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| Abstract (ger): |
| Diese experimentelle Arbeit beschäftigt sich mit Einkristallen der
Bi Kuprate.
Mittels Rastertunnelmikroskopie und der Beugung langsamer Elektronen
wurde die strukturellen Eigenschaften untersucht. Es wurde ein
bestehendes pseudobinäres Blei-Temperatur Phasendiagram erweitert.
Mittels der Charakterisierungsresultate der energiedispersive
Röntgenspektroskopie und der AC-Suszeptibilität wurde gezeigt, dass
an bestimmten Lochdotierungen die Sprungtemperatur unterdrückt ist.
Diese Tatsache wird für zwei Variationen des Bi2201 Kuprat-Systems
bewiesen - durch Literaturdaten auch für LSCO.
Desweiteren wurde argumentiert, dass die sogenannte
Checkerboard-Ordnung nicht eine Ordnung der elektronischen Struktur
ist. Vielmehr kann davon ausgegangen werden, dass Sie durch
Dotanten-Atome verursacht wird. Dabei könnte der zusätzlichen
Sauerstoff eine Bedeutung haben.
Die Pseudolücken-Phase wurde mittels winkelaufgelöster
Photoemission (ARPES) sowie Widerstandsmessungen untersucht. Durch
ARPES konnte gezeigt werden, dass die Lücke in der antinodalen
Richtung keinen grossen Anteil einer Supraleitungslücke aufweist,
sondern mehr von der Pseudolückenphase bestimmt ist. Es wurde
festgestellt, dass in der winkelaufgelösten Photoemission nur eine
Übergangstemperatur sichtbar war, während bei den
Widerstandsmessungen zwei Übergangstemperaturen sichtbar waren.
Zudem wurde gezeigt, dass die Pseudolückenphase auch auf der
überdotierten Seite existiert. Ein ganz und gar neues Ergebnis ist
der dotierungsabhängige Verlauf der Pseudolücken-Temperatur und der
in ARPES gemessenen Pseudolücke. Es zeigte sich dort zweifelsfrei,
dass die Pseudolücken-Eigenschaften an genau denselben Dotierungen
starke Änderungen aufweisen, an denen auch die Sprungtemperatur
unterdrückt ist. Deshalb wurde propagiert, dass die Supraleitung
durch Paarung von Defektlöchern in einem ansonsten magnetisch- und
ladungs-hochgeordnetem Elektronensystem entsteht.
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| Abstract (eng): |
| This thesis deals with the experimental exploration of the
high-temperature superconducting Bi-cuprate system and mainly with
single crystals of the one-layer Bi2201.
To begin, the structural change resulting from Pb substitution was
explored by using topological scanning tunneling microscopy (STM)
and low-energy electron diffraction (LEED). The resulting
morphologies were explained in a pseudo-binary phase-diagram.
Using energy dispersive x-ray analysis and AC-susceptibility, it was
proven that, for two variations of Bi2201 and also for LSCO, the
superconducting transition temperature (TC) always drops at the same
hole-doping values - an effect that might be explained by the
so-called ''magic doping fractions''.
By analyzing STM-data, it was reasonably argued that the so-called
''checkerboard order'' is not preferentially due to an ordering of the
carriers in the Copper-Oxygen-plane. In the interpretation presented
here, it is caused by dopant-atoms or dopant-complexes. The role of
the Oxygen might be of particular importance.
Measurements concerning the pseudogap-phase were then shown. Using
angular resolved photoemission (ARPES), it was found that the gap in
the antinodal direction is dominantly caused by the pseudogap-phase.
Interestingly, while resistivity measurements detect two crossover
temperatures, ARPES detects only the lower pseudogap-temperature. It
can also be stated that the pseudogap also exists in the overdoped
region. The most important finding about the pseudogap-temperature
and the pseudogap-magnitude was that they also react on the doping
values of the depressions in TC. Due to this finding, it was
proposed that superconductivity occurs when an otherwise perfect
charge-ordered and spin-ordered two-dimensional electronic system
has mobile defective holes.
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