Propriedades supercondutoras de sistemas multicamadas de Ni/Nb
Ezequiel Costa Siqueira
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP Si75p
[Superconducting properties of Ni/Nb multilayer systems]
Campinas, SP : [s.n.], 2006.
106 p. : il.
Orientador: Oscar Ferreira de Lima
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Resumo: O interesse em sistemas de multicamadas supercondutoras/ferromagnéticas deve-se a algumas questões importantes relacionadas com a supressão da temperatura crítica, à coexistência da supercondutividade e ferromagnetismo e às transições dimensionais da matéria de vórtices. Neste trabalho foram...
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Resumo: O interesse em sistemas de multicamadas supercondutoras/ferromagnéticas deve-se a algumas questões importantes relacionadas com a supressão da temperatura crítica, à coexistência da supercondutividade e ferromagnetismo e às transições dimensionais da matéria de vórtices. Neste trabalho foram estudados filmes multicamadas preparados por magnetron sputtering, com fórmula geral Ni(x)[Nb(y)/Ni(x)]n, onde x e y são espessuras fixas (4 º A até 20 º A e 87 º A até 250 º A) e n é o número de bicamadas de Ni/Nb. Os filmes foram caracterizados por difração de raios X em baixo e alto ângulo e por medidas de momento magnético como função da temperatura (T) e campo (H), para orientações perpendicular e paralela às camadas. Os resultados das medidas de raios X em baixo ângulo indicaram uma boa estrutura de multicamadas tendo a espessura das bicamadas ficado dentro de 5% dos valores nominais. As medidas em alto ângulo revelaram a texturização das camadas de Ni e Nb nas direções (111) e (110), respectivamente. Este estudo foi concentrado nas transições dimensionais do acoplamento supercondutor e suas implicações sobre a matéria de vórtices. Medidas de magnetização feitas na amostra Ni(20 º A)[Nb(250 º A)/Ni(20 º A)]9 indicaram uma transição 3D-2D do sistema de vórtices, como revelado pelo comportamento do campo crítico H c2 ?? (T) paralelo às camadas. Consistentemente, foi identificada uma possível linha de desacoplamento dos vórtices associada com a transição das linhas de vórtices de Abrikosov em vórtices panquecas, para a orientação de H perpendicular às camadas. Um linha de irreversibilidade foi determinada e sugere diferentes regimes da matéria de vórtices, onde a função exercida pelas camadas ferromagnéticas de Ni pode ser relevante. Todas as amostras estudadas mostraram instabilidades no momento magnético medido, devido à forte interação entre as contribuições supercondutora, das camadas de Nb, e ferromagnética, das camadas de Ni. As amostras com espessuras de Ni menores mostraram um comportamento paramagnético evidenciandoeos efeitos de tamanho finito sobre o magnetismo das camadas de Ni. A temperatura crítica supercondutora nestas amostras (4 K < Tc< 6 K) foi reduzida em relação ao valor apresentado por uma amostra volumétrica de Nb ( Tc= 9,2 K). Em conclusão, todos os efeitos observados neste trabalho mostram uma relação muito próxima com os efeitos de tamanho finito das camadas de Ni e Nb, e com a competição entre supercondutividade e ferromagnetismo
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Abstract: The interest in multilayered superconductor/ferromagnetic structures originates from some important questions related to the critical temperature suppression, the coexistence of superconductivity and magnetism, and dimensional transitions of the vortex matter. In this work we have studied...
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Abstract: The interest in multilayered superconductor/ferromagnetic structures originates from some important questions related to the critical temperature suppression, the coexistence of superconductivity and magnetism, and dimensional transitions of the vortex matter. In this work we have studied multilayered films prepared by magnetron sputtering, with general formula Ni(x)[Nb(y)/Ni(x)]n, where x and y are fixed thicknesses (4 º A to 20 º A and 87 º A to 250 º A), and n is the number of bi-layers of Ni/Nb. The films were characterized by high and low angle X-ray diffraction and by measurements of the magnetic moment as a function of temperature (T) and magnetic field (H), for perpendicular and parallel orientations with respect to the layers. The results of low angle diffraction indicate a good multilayer structure having bi-layer thicknesses within 5% of the nominal values. The high angle results indicate that Ni and Nb layers are textured in (111) and (110) directions. In this study we have concentrated on the dimensional transitions of the superconducting phase and their effects on the vortex matter. Magnetization measurements made in the Ni(20 º A)[Nb(250 º A)/Ni(20 º A) ]9 sample indicated a 3D-2D crossover of the vortex system, as revealed by the parallel upper critical field behavior. Consistently, it was identified a possible decoupling line associated with transition of Abrikosov vortex lines into vortex pancakes, for H perpendicular to the layers. An irreversibility line was determined and it suggests different regimes of the vortex matter, where the role played by the Ni ferromagnetic layers might be relevant. All the samples studied show magnetic moment instabilities, due to the strong interplay between the superconducting Nb layers and the magnetic Ni layers. The samples with more thinner Ni layers showed a paramagnetic behavior in the normal state, revealing a finite size effect on the magnetic properties of the Ni layers. The superconducting critical temperature in those samples (4 K < Tc < 6 K) was reduced in relation to its bulk value (Tc= 9,2 K). In conclusion, all the effects observed in this work have shown a close relation with finite size effects of the Ni and Nb layers, and with the interplay between superconductivity and magnetism
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