Korngrenzen-Tunnelspektroskopie am elektronendotierten Kupratsupraleiter La2-xCexCuO4

Abstract

Der elektronendotierte Kupratsupraleiter La2-xCexCuO4 wurde durch elektrische Transportmessungen bei tiefen Temperaturen T bis zu 5 K und hohen Magnetfeldern B bis zu 16 T untersucht. Dazu wurden auf Bikristall-Substraten mit künstlichen Korngrenzen durch Molekularstrahlepitaxie und Mikrostrukturierung Dünnfilm-Tunnelkontakte hergestellt. Die Charakterisierung erfolgte durch Messungen des spezifischen Widerstands der Dünnfilme, sowie der Tunnelleitfähigkeit von Quasiteilchen über die Korngrenzen. Mit diesen Messungen konnte eine unkonventionelle Symmetrie des Ordnungsparameters in La2-xCexCuO4 nachgewiesen werden. Außerdem wurde gezeigt, dass sich die Tunnelleitfähigkeit als Messgröße für das obere kritische Feld Bc2 (T) einsetzen lässt. Damit wurde für La2-xCexCuO4 ein Wert von Bc2 ~ 24 T gefunden, der etwa dreimal so hoch ist, wie der bisher bekannte Wert für Bc2 (0) in diesem Material. Mit dieser Beobachtung konnte gezeigt werden, dass die supraleitende Phase im B-T-Phasendiagramm einen deutlich größeren Raum einnimmt und insbesondere eine Pseudogap-Phase in La2-xCexCuO4 entweder gar nicht vorliegt, oder nur in einem sehr kleinen Temperaturbereich. Neben dem Tunneln von Quasiteilchen wurde auch das Cooper-Paar-Tunneln in kleinen Magnetfeldern untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass der kritische Strom über die Korngrenzen abhängt vom Hersteller der Bikristall-Substrate.

The electron doped superconductor La2-xCexCuO4 (LCCO) has been investigated by electric transport measurements at low temperatures T down to 5 K and high magnetic fields up to 16 T. For this purpose LCCO thin film tunnel junctions have been prepared on bicrystal substrates by molecular beam epitaxy and micro structuring. The samples were characterised by measuring the thin film resistivity and the tunnel conductance of quasi particles across the grain boundary. By these measurements an unconventional symmetry of the order parameter could be revealed for La2-xCexCuO4. Furthermore it was shown, that the tunnel conductance can be used as a probe for the upper critical field Bc2(T). By using this method a value of Bc2 ~ 24 T has been found for La2-xCexCuO4, a value roughly three times bigger than previously known. By this observation it was shown that the superconducting phase covers a larger region in the B-T-phase diagram. In addition it was concluded, that the pseudogap phase in La2-xCexCuO4 is either not existent at all or covers only a small temperature region. Besides quasiparticle tunneling also the tunnling of Cooper pairs in small magnetic fields has been investigated. It was shown that the critical current across the grain boundary depends on the supplier of the bicrystal substrate.