“superredes superconductor magnético” ghenzi nestor fabian. director: julio guimpel director:...

““Superredes Superconductor Magnético”Superredes Superconductor Magnético”

Ghenzi Nestor Fabian.

Director: Julio GuimpelDirector: Julio Guimpel

Grupo de Bajas Temperaturas. Centro Atómico Bariloche. CNEA y Universidad Nacional Grupo de Bajas Temperaturas. Centro Atómico Bariloche. CNEA y Universidad Nacional

de Cuyo.de Cuyo.

ghenzin@ib.cnea.gov.ar

Charla Maestría en Ciencias Físicas. 15 de Diciembre de 2008. San Carlos de Bariloche, Río Negro. Argentina.

Superred

MotivaciónMotivación

Superred

MotivaciónMotivación

Meq de un superconductor Tipo II

Superred

MotivaciónMotivación

Meq de un superconductor Tipo II

Ciclo de Histéresis de un Ferromagneto

MotivaciónMotivación

Oscilación de la Tc con el espesor de la capa ferromagnética

Jiang et al (1995)

MotivaciónMotivación

Oscilación de la Tc con el espesor de la capa ferromagnética

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

Monton et al (2007) Jiang et al (1995)

Fabricación de las superredesFabricación de las superredes

“Sputtering” o Pulverización catódica

Fabricación de las superredesFabricación de las superredes

“Sputtering” o Pulverización catódica

Superred simétrica

Fabricación y técnicas de mediciónFabricación y técnicas de medición

Se realizaron medidas por susceptibilidad AC y por transporte eléctrico a cuatro puntas.

Fabricación y técnicas de mediciónFabricación y técnicas de medición

Se realizaron medidas por susceptibilidad AC y por transporte eléctrico a cuatro puntas.

Fabricación y técnicas de mediciónFabricación 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 mediciónFabricación y técnicas de medición

Se realizaron medidas por susceptibilidad AC y por transporte eléctrico a cuatro puntas.

Lift offSe 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

Caracterización estructural: rayos xCaracterización estructural: rayos xEspectro de RX de alto ángulo

de [Nb100Co100]10

Caracterización estructural: rayos xCaracterización estructural: rayos xEspectro de RX de alto ángulo

de [Nb100Co100]10

Espectro de RX de alto ángulo de [Nb30Co30]16

Caracterización estructural: rayos xCaracterización estructural: rayos xEspectro 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:Caracterización magnética: Ciclos de histéresisCiclos de histéresis

Estado normal del Nb : solo mido la respuesta magnética del Co

H

z

y

x

Capa muerta

Caracterización magnética:Caracterización magnética: Ciclos de histéresisCiclos de histéresis

Estado normal del Nb : solo mido la respuesta magnética del Co

H

z

y

x

Caracterización superconductora:Caracterización superconductora: TTCSCS

Se midió la TCS a través de susceptibilidad AC, M vs. T y R vs. T

H - T

Acople superconductor:Acople superconductor: Nb440Co100Nb440Co100

)1(20

0

22 tH c

2/1

2

12//2 )1(

0

0 tHNbtc

En la dirección perpendicular

En la dirección paralela

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:Acople superconductor: Nb440Co7Nb440Co7

)1(20

0

22 tH c

2/1

2

12//2 )1(

0

0 tHNbtc

En la dirección perpendicular

En la dirección paralela

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.

2//2 )03.074.1( cc HH

Acople superconductor:Acople superconductor: Nb440Co7Nb440Co7

2/122//

//

22

)cos.(sin2

2)cos().()sin().(

)(

1)(||

a

Hc

HH

HH

H

cc

Tinkham para un film delgado

Lawrence y Doniach con un modelo de capas acopladas

Acople superconductor:Acople superconductor: Nb440Co7Nb440Co7

2/122//

//

22

)cos.(sin2

2)cos().()sin().(

)(

1)(||

a

Hc

HH

HH

H

cc

Tinkham para un film delgado

Lawrence y Doniach con un modelo de capas acopladas

Acople superconductor:Acople superconductor: Nb200Co7 50 CoNb200Co7 50 Co

Acople superconductor:Acople superconductor: Nb200Co7 50 CoNb200Co7 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:Diagrama de fases: Nb400Co7 1000 CuNb400Co7 1000 Cu

Jc

Corriente crítica: Nb 200 Corriente crítica: Nb 200 Co x Co x

Corriente crítica: Nb 200 Co x Corriente crítica: Nb 200 Co x

Del Loop superconductor se puede calcular la corriente crítica

como

)1( 3baa

MCJ

Corriente crítica: Nb 400 Co7 1000CuCorriente crítica: Nb 400 Co7 1000Cu

Corriente crítica: Nb 400 Co7 1000CuCorriente crítica: Nb 400 Co7 1000Cu

Corriente crítica: Nb 400 Co7 1000CuCorriente crítica: Nb 400 Co7 1000Cu

Corriente crítica: Nb 400 Co7 1000CuCorriente crítica: Nb 400 Co7 1000Cu

ConclusionesConclusiones

Se estudio el diagrama de fases J-H-T en superredes superconductoras-ferromagnéticas 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 Gracias por su atenciónatención

Por qué el matching depende de T ???

H1 < H2 < H3

Energía libre de vórtice en una chapa