Orientador: Oscar Ferreira de Lima

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Apresentamos neste trabalho um estudo de alguns dos principais efeitos provocados pela presença de superfícies no comportamento magnético de materiais supercondutores. detalhamos as mais importantes propriedades da supercondutividade superficial, um fenômeno básico primeiramente proposto em...

Resumo: Apresentamos neste trabalho um estudo de alguns dos principais efeitos provocados pela presença de superfícies no comportamento magnético de materiais supercondutores. detalhamos as mais importantes propriedades da supercondutividade superficial, um fenômeno básico primeiramente proposto em 1963 por Saint-James e de Gennes. Usando os cálculos de o. F. de Lima para a dependência com a temperatura da magnetização superficial e volumétrica, encontramos uma expressão que descreve o comportamento perto da transição da razão HC3/HC2 entre os campos críticos superficial e volumétrico. Realizamos medidas de magnetização, com um magnetômetro SQUID de alta sensibilidade, em uma folha de tântalo com alta relação superfície/volume, e com suas superfícies principais orientadas paralelamente e perpendicularmente ao campo aplicado. Verificamos as principais características da supercondutividade superficial nestas medidas e determinamos a dependência com a temperatura da razão HC3/HC2 para esta amostra. Fazendo um ajuste da expressão teórica a estes resultados, propusemos dois fatores que afetam o seu comportamento: a sensibilidade limitada do equipamento de medida e a recém proposta diferença entre as temperaturas críticas superficial e volumétrica a campo nulo TC3(O) e TC2(O). Estudamos também os efeitos da presença da superfície na dinâmica de fluxóides de supercondutores do tipo II devido à formação da barreira superficial de Bean-Livingston. Experiências de magnetização realizadas em amostras de nióbio com superfícies polidas e que tiveram esta superfície posteriormente lixada mostraram, através de uma análise comparativa, a influência desta barreira superficial que mostrou-se maior em baixas temperaturas e altos campos. Em curvas M x T e M x H aparece um comportamento irreversível, que diminui com o lixamento da superfície. Na linha de irreversibilidade aparece um comportamento reentrante, com esta linha seguindo o comportamento previsto por modelos volumétricos perto de TC2(O) e reencontrando-se com a linha HC2(T) em temperaturas mais baixas. 0 lixamento estende a região dominada pela resposta volumétrica. Em experiências de relaxação magnética, encontramos uma assimetria entre as curvas de entrada e saída de fluxo, que também diminui com o lixamento da superfície

Abstract: We present in this work a study of some of the main effects caused by the presence of surfaces in the magnetic behavior of superconducting materiais. We have detailed the most important properties of surface superconductivity, a basic phenomenon first proposed in 1963 by Saint-James and de...

Abstract: We present in this work a study of some of the main effects caused by the presence of surfaces in the magnetic behavior of superconducting materiais. We have detailed the most important properties of surface superconductivity, a basic phenomenon first proposed in 1963 by Saint-James and de Gennes. Using the calculations of O. F. de Lima for the temperature dependence of the surface and bulk magnetization, we derive an expression that describes the behavior near the transition of the ratio HC3/HC2, between the surface and bulk critical fields. Magnetization measurements were made, using a high sensitivity SQUID magnetometer, on a tantalum foil with high surface-to-volume ratio, and with the main surfaces set parallel and perpendicular to the applied field. The main characteristics of surface superconductivity were verified in these measurements and the dependence of the HC3/HC2 ratio was determined for this sample. By fitting the theoretical expression to these results, we propose two factors which affect the behavior of this ratio: the limited sensitivity of the measuring system and the recently proposed difference between the surface and volume zero-field critical temperatures, TC3(O) and TC2(O). We have also studied the effects of surfaces on the vortex dynamics of type II superconductors, due to the formation of the Bean-Livingston surface barrier. Magnetization experiments were made on niobium samples with polished surfaces, which were later roughened with sandpaper, and showed by comparison the influence of this surface barrier. In M x T and M x H data an irreversible behavior appears, which decreases with the surface roughening. In the irreversibility line we found a reentrant behavior, since the line follows the behavior expected by bulk models near TC2(O), but returns to the HC2(T) line at lower temperatures. The surface roughening extends the region dominated by the bulk behavior. In magnetic relaxation experiments, we found an asymmetry between the curves for flux entry and exit, which also diminishes with the surface roughening