Magnetotransport properties of Hg_1-xRe_xBa₂Ca₂Cu₃O_8+δ superconductors

J. Roa-Rojas¹, M.T.D. Orlando², E. Baggio-Saitovich³ and P. Pureur⁴

¹ Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, A.A. 14490, Bogota, D.C., Colombia.

² Departamento de Física, Universidade Federal do Espírito Santo, 29060-900, Vitoria ES, Brasil.

³ Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Rua Xavier Sigaud 150, 22290-180, Rio de Janeiro RJ, Brazil.

³ Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 91501-970, Porto Alegre RS, Brazil.

Recibido el 23 de julio de 2001.
Aceptado el 22 de enero de 2002.

Abstract

Systematic measurements on Hall and longitudinal resistivities as a function of temperature in Hg_1-xRe_xBa₂Ca₂Cu₃O_8+δ (x=0.18) ceramic samples were effectuated. These measurements were performed in magnetic fields H=0, 10, 20, 40 and 50 kOe, applied perpendicularly to the transport current orientation. In the normal phase, the Hall coefficient is positive and may be accurately fitted to R_H = 1/aT + b. The Hall angle varies approximately as predicted by Anderson's formula. When the temperature approaches from above the mean-field critical temperature T_c, the Hall resistivity decreases abruptly as a consequence of thermal fluctuations. Below T_c and for H = 10and 20 kOe, the Hall response changes signal, going passing through a minimum and becoming positive again before the zero resistance state is obtained. For stronger applied fields, the Hall resistivity remains positive in the mixed phase, though its qualitative shape, preserving the local minimum below T_c. We ascribe the double sign reversal feature to combined effects of thermal fluctuations and vortex motion. Close to the zero resistance state, the Hall resistivity varies as a power law of the longitudinal resistivity, with a field-independent exponent. This result may be interpreted as evidence of a vortex-glass transition.

Keywords: Superconductivity; Transport Properties; Mixed State.

Resumen

Reportamos mediciones de las resistividades longitudinal y Hall en función de la temperatura para muestras cerámicas de Hg_1-xRe_xBa₂Ca₂Cu₃O_8+δ (x=0.18). Tales mediciones se efectuaron en presencia de campos magnéticos H=0, 10, 20, 40 y 50 kOe, aplicados en dirección perpendicular a la orientación de la corriente de transporte. En la fase normal, el coeficiente Hall es positivo y se ajusta a la relación R_H = 1/aT + b. El ángulo de Hall varía aproximadamente conforme lo predice la fórmula de Anderson. Por encima y muy próximo de la temperatura crítica de campo medio T_c, la resistividad Hall disminuye abruptamente a causa de las fluctuaciones térmicas. Por debajo de T_c, para H = 10 y 20 kOe, la respuesta Hall cambia de signo, pasa a través de un mínimo local y vuelve a ser positivo antes de alcanzarse el estado de resistencia nula. En campos mayores, la resistividad Hall permanece siempre positiva en el estado mixto pero conserva su forma, presentando un mínimo local por debajo de T_c. Nosotros atribuimos el doble cambio de signo a efectos combinados de fluctuaciones térmicas y movimiento de vórtices. Cerca del estado de resistencia cero, la resistividad Hall varía como una ley de potencias de la resistividad longitudinal con un exponente independiente del valor del campo magnético. Este resultado es interpretado como evidencia de una transición de tipo vidrio de vórtices.

PACS: 74.25.Fy; 74.60.Ec; 74.40.+k

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Acknowledgments

We are indebted to Dr. R. Hurtado for carefully reading this manuscript. This work is partially funded by the Brazilian Ministry of Science and Technology under contract No. PRONEX/FINEP/CNPq 41.96.0907.00. The Brazilian agencies CAPES and CNPq and the Colombian agency COLCIENCIAS also gave partial support.

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