Download Master`s Thesis Defense in Physical Sciences

Charla Maestría en Ciencias Físicas.
15 de Diciembre de 2008. San Carlos de Bariloche, Río Negro. Argentina.
“Superredes Superconductor Magnético”
Ghenzi Nestor Fabian.
Director: Julio Guimpel
Grupo de Bajas Temperaturas. Centro Atómico Bariloche. CNEA y Universidad Nacional
de Cuyo.
ghenzin@ib.cnea.gov.ar
Motivación
Superred
Motivación
Superred
Meq de un superconductor Tipo II
Motivación
Superred
Ciclo de Histéresis de un Ferromagneto
Meq de un superconductor Tipo II
Motivación
Oscilación de la Tc
con el espesor de la
capa ferromagnética
Jiang et al (1995)
Motivación
Debido a la presencia de campos
dispersos de la capa ferromagnética el
campo
efectivo
sentido
por
el
superconductor es diferente del aplicado,
por lo que la respuesta macroscópica
puede
ser
caracterizada
como
paramagnética a pesar de que el
superconductor presenta una respuesta
diamagnética
Oscilación de la Tc
con el espesor de la
capa ferromagnética
Monton et al (2007)
Jiang et al (1995)
Fabricación de las superredes
“Sputtering” o Pulverización catódica
Fabricación de las superredes
“Sputtering” o Pulverización catódica
Superred simétrica
Fabricación y técnicas de medición
Se realizaron medidas
por susceptibilidad AC
y
por
transporte
eléctrico
a
cuatro
puntas.
Fabricación y técnicas de medición
Se realizaron medidas
por susceptibilidad AC
y
por
transporte
eléctrico
a
cuatro
puntas.
Fabricación y técnicas de medición
Se realizaron medidas
por susceptibilidad AC
y
por
transporte
eléctrico
a
cuatro
puntas.
Se quiere medir densidad de
corriente crítica (Jc). Para esto
se realiza un pattern.
Se aplica un recubrimiento
con photoresist Microposit 1400
por medio de litografía óptica.
Luego se ataca por medio de
la técnica RIE
Reactive Ion etching
Fabricación y técnicas de medición
Se realizaron medidas
por susceptibilidad AC
y
por
transporte
eléctrico
a
cuatro
puntas.
Se quiere medir densidad de
corriente critica (Jc). Para esto
se realiza un pattern.
Se aplica un recubrimiento
con photoresist Microposit 1400
por medio de litografía óptica.
Luego se ataca por medio de
la técnica RIE
Lift off
Caracterización estructural: rayos x
Espectro de RX de alto ángulo
de [Nb100Co100]10
Caracterización estructural: rayos x
Espectro de RX de alto ángulo
de [Nb100Co100]10
Espectro de RX de alto ángulo
de [Nb30Co30]16
Caracterización estructural: rayos x
Espectro de RX de alto ángulo
de [Nb100Co100]10
Espectro de RX de alto ángulo
de [Nb30Co30]16
Espectro de RX de bajo ángulo
de [Nb30Co30]16
Caracterización magnética: Ciclos de histéresis
Estado normal del Nb : solo mido
la respuesta magnética del Co
z
H
y
x
Capa muerta
Caracterización magnética: Ciclos de histéresis
Estado normal del Nb : solo mido
la respuesta magnética del Co
z
H
y
x
Caracterización superconductora: TCS
Se midió la TCS a través de
susceptibilidad AC, M vs. T
y R vs. T
H-T
Acople superconductor: Nb440Co100
 En la dirección perpendicular
H c 2 
0
202
(1  t )
 En la dirección paralela
H c 2 // 
12 0
2 0 t Nb
(1  t )1/ 2
Se observa un comportamiento lineal en
la
dirección
perpendicular
y
un
comportamiento tipo raíz cuadrada en la
dirección paralela por lo que podemos
decir que actúan como un conjunto de
capas superconductoras
independientes
Acople superconductor: Nb440Co7
 En la dirección perpendicular
H c 2 
0
202
(1  t )
 En la dirección paralela
H c 2 // 
12 0
2 0 t Nb
(1  t )1/ 2
En las dos direcciones se observa un
comportamiento lineal.
Podría ser explicado por superconductividad
de superficie o que los films
superconductores están acoplados con
anisotropía.
H c 2 //  (1.74  0.03) H c 2
Acople superconductor: Nb440Co7
Tinkham para un film delgado
|
H c 2 ( ).sin( )
H
|  ( H c 2 (H).//cos( ) ) 2  1
Lawrence y Doniach con un modelo de
capas acopladas
H c 2 ( ) 
H //
(sin2   a . cos 2  )1 / 2
Acople superconductor: Nb440Co7
Tinkham para un film delgado
|
H c 2 ( ).sin( )
H
|  ( H c 2 (H).//cos( ) ) 2  1
Lawrence y Doniach con un modelo de
capas acopladas
H c 2 ( ) 
H //
(sin2   a . cos 2  )1 / 2
Acople superconductor: Nb200Co7 50 Co
Acople superconductor: Nb200Co7 50 Co
Tomando el onset y el valor a mitad de
altura observamos que la 1° transición
se debe a superconductividad de
superficie y la 2° se debe a la transición
Bulk. Además vemos que las capas
actuán acopladas de acuerdo al modelo
de
Lawrence
–
Doniach.
(En
susceptibilidad AC. uno solo veía la
superconductividad de superficie )
Diagrama de fases: Nb400Co7 1000 Cu
Jc
Corriente crítica: Nb 200 Co x
Corriente crítica: Nb 200 Co x
 Del Loop superconductor se
puede calcular la corriente crítica
como
JC 
M
a )
a (1 3b
Corriente crítica: Nb 400 Co7 1000Cu
Corriente crítica: Nb 400 Co7 1000Cu
Corriente crítica: Nb 400 Co7 1000Cu
Corriente crítica: Nb 400 Co7 1000Cu
Conclusiones
 Se estudio el diagrama de fases J-H-T en superredes superconductorasferromagnéticas Nb-Co
 Se encontró que el límite entre capas desacopladas y acopladas está en 7 A
Se encontró una dependencia no monótona de Jc con campo y temperatura.. Se
cree que se origina debido al efecto pico, el cual es debido a un ablandamiento de la
red de vórtices. Otra posible explicación es un matching entre la red de vórtices y la
separación de los planos de Co.
A futuro es necesario estudiar la dependencia de Jc con los espesores de film
ferromagnético y superconductor. Sería interesante medir la respuesta de la
susceptibilidad AC en función de la frecuencia de excitación del campo de
modulación.
Gracias por su
atención
Por qué el matching depende de T ???
Energía libre de
vórtice en una chapa
H1 < H2 < H3