Disorder and magnetic field effects on c-axis coupling in Bi2Sr2CaCu2O8+∂ - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2006

Disorder and magnetic field effects on c-axis coupling in Bi2Sr2CaCu2O8+∂

Couplage interplan dans Bi2Sr2CaCu2O8+∂ : effet du désordre et du champ magnétique

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Panayotis Spathis
  • Function : Author
  • PersonId : 834550

Abstract

The measurement of the Josephson plasma resonance allows one to accurately characterise the evolution of the c-axis superfluid density in the underdoped high temperature superconductor Bi2Sr2CaCu2O8+∂ as function of crystalline disorder. A comparison of results presented in this thesis with different theories published in the literature shows that, as opposed to the situation in optiammly doped Bi2Sr2CaCu2O8+∂ , out-of-plane transport of Cooper pairs in the underdoped material is well described by incoherent hopping. While the evolution with disorder of in-plane superconducting properties is well described by the Abrikosov-Gor'kov theory for pair-breaking, the interlayer superfluid density is limited by anisotropic weak (Born limit) scattering of quasiparticles by interlayer impurity states. This result is in agreement with recent interpretations of spatial modulations of the spectroscopic gap in Bi2Sr2CaCu2O8+∂ , attirbuted to the influence of out-of-plane oxygen dopant atoms. As for the properties of the mixed state, it is shown, again using the Josephson Plasma resonance technique, that the application of an in-plane magnetic field component is responsible for enhanced spatial correlations in the liquid of vortex pancakes. This effect is due to the reorganisation of supercurrent surrounding the pancakes. As a result of its characteristic time scale, much smaller than any other timescale in the system, the Josephson Plasma Resonance technique is the only method to probe the structure vortex liquid state.
La résonance plasma Josephson a permis de détecter précisément l'évolution de la densité suprafluide hors plan dans le Bi2Sr2CaCu2O8+∂ sous-dopé en fonction du désordre cristallin. La comparaison avec plusieurs résultats de la littérature a permis de montrer que le transport des charges est réalisé par effet Josephson incohérent par opposition au cas optimalement dopé. Tandis que l'évolution des propriétés supraconductrices au sein des plans est bien interprétée dans le cadre de la théorie d'Abrikosov Gor'kov, le transport interplan des paires de Cooper est assuré par diffusion anisotrope dans la limite de Born sur les défauts présents entre les couches CuO2. Ce résultat est en accord avec la récente proposition qui relie les modulations spatiales du gap supraconducteur à la présence des défauts d'oxygène entre les plans. Concernant les propriétés de l'état mixte, la résonance plasma a pu montrer que le rajout d'une composante parallèle aux plans CuO2 du champ magnétique à un liquide de pancakes, permet d'induire des corrélations spatiales. Cet effet est dû à la réorganisation des courants supraconducteurs. Là encore, seule la résonance plasma Josephson permet de sonder l'état liquide des vortex en raison de sa grande fréquence par rapport aux mouvement de vortex.
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Dates and versions

tel-00465554 , version 1 (19-03-2010)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00465554 , version 1

Cite

Panayotis Spathis. Couplage interplan dans Bi2Sr2CaCu2O8+∂ : effet du désordre et du champ magnétique. Supraconductivité [cond-mat.supr-con]. Ecole Polytechnique X, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00465554⟩
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