Torque magnetometry in novel superconductors : I, Torque apparatus developments; II, Correlation lengths and anisotropy

Seit J. G. Bednorz und K. A. Müller 1986 entdeckten, dass Kupratverbindungen Supraleiter mit überraschend hohen kritischen Temperaturen sind, wurde eine grosse Anzahl Studien über diese Materialien durchgeführt. Den Mechanismus hinter dieser makroskopischen Ausprägung von quantenmechanischen Effekten zu verstehen, wird als eine der wichtigsten und schwierigsten Aufgaben in der Festkörperphysik und Materialwissenschaften betrachtet. Eine der vielen Techniken, die dabei eingesetzt wird, ist die Drehmomentmagnetometrie. Diese Methode wird verwendet, um das magnetische Moment einer Probe zu bestimmen, indem das Drehmoment gemessen wird, das sie in einem angelegten Magnetfeld erfährt. In dieser Dissertation wird die Entwicklung von verbesserten und flexibleren Sensoren für die Drehmomentmagnetometrie beschrieben, die hochempfindliche Studien magnetischer Phänomene erlauben, wie sie in der Hochtemperatursupraleitung auftreten. Zusätzlich wurde ein Programmpaket erstellt, das eine automatische Messwertaufnahme erlaubt. Die Struktur des magnetischen Flusses, der Kuprat-Einkristalle im gemischten Zustand durchdringt, konnte dank dieser Entwicklungen detailliert untersucht werden. Regionen der Feldrichtung, Feldstärke und Temperatur für drei verschiedene Flusskonfigurationen wurden bestimmt und erlaubten die Berichtigung einer früheren, fehlerhaften Messdateninterpretation. Since J. G. Bednorz and K. A. Müller discovered in 1986, that the cuprate compounds are superconductors with surprisingly high critical temperatures, a considerable number of studies has been performed on these materials. Elucidating the mechanism behind this macroscopic manifestation of quantum effects is still considered one of the most important and difficult problems in solid state physics and materials research. One of the many techniques employed is torque magnetometry, a method to measure the magnetic moment of a sample by the torque it experiences in an applied magnetic field. Within this thesis, improved and more flexible sensors for torque magnetometry have been developed, enabling highly sensitive studies of magnetic phenomena, such as those accompanying high temperature superconductivity. Furthermore, a software system for automated measurement taking was created. These developments allowed to investigate the magnetic flux structure penetrating cuprate single crystals in the intermediate state. The field angle, field magnitude and temperature regions were determined for three different flux configurations, allowing to revise a previously erroneous interpretation of data