Propiedades normales y superconductoras de sistemas amorfos metálicos

Abstract

En este trabajo hemos estudiado las propiedades superconductoras y de transporte (temperatura critica superconductora, corrientes criticas superconductoras, resistividad eléctrica y conductividad térmica) en los amorfos metálicos superconductores La(70)Cu(30) y Zr(70)Cu(30). Hemos investigado como evolucionan estas propiedades cuando se relajan los metales amorfos iniciales, por medio de tratamientos térmicos a temperaturas por debajo de la de cristalización, hacia otros .estados metaestables. Resultados de calorimetría diferencial y resistividad eléctrica permiten caracterizar parcialmente la evolución estructural del La(70)Cu(30) diferenciando cuatro regímenes. En las primeras etapas de la evolución estructural se obtienen grandes variaciones de la temperatura crítica,en sentido contrario a lo esperado si el sistema evoluciona al cristalino estable. Hemos interpretado las cinéticas diferenciando la zona de relajación estructural y la de nucleación y crecimiento. Interpretamos los resultados de la dependencia de la resistividad eléctrica con temperatura y su evolución durante la relajación estructural, de los amorfos La(70)Cu(30) y Zr(70)Cu(30) , usando el modelo generalizado de Ziman-Faber. Hemos investigado la conductividad térmica a bajas temperaturas del amorfo Zr^Cu^g. Obtuvimos la conductividad térmica por fonones limitada por electrones a temperaturas cercanas a la crítica superconductora. Esto permitió por primera vez la verificación de la dependencia con temperatura de la conductividad por fonones predicha por Bardeen, Rickayzen y Tewordt. Obtuvimos la conductividad térmica del La(70)Cu(30), mostrando que es típica de los amorfos metálicos, contrariamente a información ya publicada. Hemos estudiado los cambios producidos en la conductividad térmica de las aleaciones amorfas La(70)Cu(30) y Zr(70)Cu(30), con recocidos. En particular en la primera etapa del recocido en el Zr(70)Cu(30)., se producen cambios sistemáticos en la conductividad térmica y temperatura crítica superconductora, mientras que la resistividad eléctrica se mantiene constante. Analizando los datos de conductividad térmica del Zr(70)Cu(30). sin recocer, parecería adecuado el uso de la regla de Matthiessen para separar las diferentes contribuciones délos procesos de scattering. Sin embargo mostramos que no hay una correlación simple entre los procesos de conducción térmica a bajas temperaturas y altas temperaturas (región del "plateau"), en la relajación estructural del material amorfo. En particular el aumentó de la conductividad térmica a temperaturas por arriba de la crítica, implica un aumento de la contribución de los fonones interactuando con los electrones. Hemos estudiado las corrientes críticas superconductoras en el amorfo La(70)Cu(30), posibilitando la caracterización de inhomogeneidades presentes en el material amorfo inicial. Usando un modelo de resistencias en serie ajustamos la dependencia de las fuerzas de anclaje de vórtices, en función de campo magnético. Obtuvimos la evolución de las fuerzas de anclaje, las cuales disminuyen fuertemente con los recocidos.The superconducting and transport properties of the a morphous alloys La(70)Cu(30) y Zr(70)Cu(30) prepared by melt spinning have been investigated . The modification of these properties when the amorphous metal relaxes to other metastable State have also been studied. Measurements of electrical resistivity and differential scanning calorimetry , partially allowed the characterization of the structural evolution of La(70)Cu(30), distinguíshing four different regimes . In the first stage of the structure evolution there are great variation of the critical temperature in the opposite direction that could have been expected if the system evolved to the crystalline state. The kinetics of the process ha\ 3 been interpreted paying atention to tha structural relaxation and the nucleation and growth regions. Ziman-Faber model have been used to explain the electrical resistivity temperature dependence and its evolution during structural relaxation in La(70)Cu(30) y Zr(70)Cu(30) amorphous metáis. Thermal conductivity measurement at low temperatures have been performed in both systems . The thermal conductivity of La7QCu30 " as quenched " showed the typical behavior of an amorphous metal contrary to information previously reported . For Zr^Cu^g " as quenched " the lattice thermal conductivity as limited by electrons in the superconducting state has been obtained at temperatures cióse to T c . This has allowed for the first tinie the verification of the temperature dependence of the phonon conductivity as predicted by Bardeen , Rickayzen and Tewordt. Heat treatment below crystallizaton temperature induced changes in the thermal conductivity of the amorphous metáis La(70)Cu(30) y Zr(70)Cu(30). In particular , in the first stage of the annealing of Zr7QCu3() , there are systematic changes in the thermal conductivity and the critical temperature,while the electrical resistivity reraains constant. The analysis of the thermal conductivity data in " as quenched Zr(70)Cu(30) shows that the Matthiessen' s rule would be apropíate to separate the different scattering processes. Nevertheless , we also show that there is no simple correlation between the thermal conductivity processes in the low temperature and plateau regions , during the structural relaxation of the amorphous material. In particular the increase in the normal región of the thermal conductivity, involves an enhancement of the phonon contribution limited by electrón scattering. The superconductive critical currents in La(70)Cu(30) amorphous system has been studied , allowing the caracterizar on of inhomogeneities present in the initial amorphous matrix. Using a simple series resistance model , we fitted the magnetic field dependence of the pinning forces . We have obtained their evolution , wich strongly decrease with annealing.