Evolución de las propiedades estructurales, magnéticas, térmicas y electrónicas en las soluciones sólidas Dy(Ni1-xCox)2B2C debido a la sustitución de Ni por Co.

Abstract

Los borocarburos cuaternarios son compuestos con fórmula RT2B2C, donde R es un ion trivalente de las tierras raras (R3+ o Y) y T es un átomo de transición, como Ni o Co [1, 2]. Estos compuestos cristalizan en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo (véase la Fig. 3.1) y simetría de grupo I4/mmm [3, 4, 5, 6]. Estos materiales resultan interesantes debido al hecho de que la serie RNi2B2C está constituida por: compuestos superconductores no magnéticos (R=Y y Lu) [5, 7], compuestos sólo magnéticos (R=Pr, Nd,Gd y Tb) [8, 9, 10, 11], que exhiben comportamiento de fermiones pesados (R=Yb) [10], uctuaciones de valencia (R=Ce) [12], así como el interesante fenómeno de coexistencia (con una fuerte interacción) entre superconductividad y magnetismo (R=Dy, Ho, Er y Tm) [2, 4, 7]. Esta variación en el comportamiento magnético y superconductor es el resultado de que ambosfenómenos antagónicos envuelven a los electrones de conducción: por una parte, la interacción entre los momentos magnéticos localizados R3+ es media da a través de los electrones de conducción (interacción conocida como RKKY), y por otra parte la formación de pares de Cooper que da origen a la súper con ductividad (SC), también ocurre entre los electrones de conducción. Una clara demostración de la coexistencia de estos dos fenómenos es el escalamiento de las temperaturas de transición magnética (Tcm) y superconductora (Tcs) de los RNi2B2C con el factor de de Gennes (g 1)2Ja(Ja +1); donde Ja es el momento angular total y g es el factor de Landé; esto puede observarse en la Fig. 1.1 [1, 2]. En contraste, las Tcm de los isoestructurales RCo2B2C no tienen la misma tendencia de escalar con el factor de de Gennes, además de que en estos compuestos no ha sido observada superconductividad incluso a temperaturas tan bajas como 20 mK [13]. Es evidente que las propiedades magnéticas de los RNi2B2C y RCo2B2C son distintas. En general, la magnitud y orientación de los momentos magnéticos de los iones de tierras raras en los borocarburos, son gobernadas por el campo cristalino (CEF). Por otra parte, las estructuras magnéticas dependen parcialmente del campo cristalino y las interacciones RKKY [14]; dado que las propiedades magnéticas en general (por ejemplo, las temperaturas críticas) dependen del tipo de ion R3+ del que se trate, es de esperarse que las estructuras magnéticas de los RT2B2C sean diferentes al variar el metal de transición o el átomo de tierra rara. Esto fue observado en los RNi2B2C [3] y RCo2B2C [15], en los cuales fueron determinados varios tipos de estructuras magnéticas, por ejemplo estructuras magnéticas conmensurables y de tipo inconmensurable con modulación longitudinal o transversal. De dichos estudios se desprende que el DyNi2B2C es un superconductor antiferromagnéticamente ordenado (Tcs 6 K, Tcm 10.6 K) mientras que el DyCo2B2C es un ferromagneto (Tcm 8 K) no superconductor. Tal diferencia en las propiedades electrónicas y magnéticas del material aún no son claras, por lo que el objetivo de este trabajo es investigar la evolución de las propiedades estructurales, magnéticas, térmicas y de transporte de las soluciones sólidas Dy(Ni1 xCox)2B2C, (x=0.2, 0.4, 0.6, 0.8), permitiéndonos de este modo observar el cambio de un compuesto superconductor con estructura magnética AF, a un compuesto no superconductor con estructura FM, así como aportar mayor experimental que, aunada a trabajos reportados previamente en este tipo de soluciones [16, 17, 18], permita a trabajos futuros dilucidar el porqué en los compuestos RCo2B2C no se presenta el escalamiento de las Tcm con el factor de de Gennes.