Instituto Politcnico NacionalEscuela Superior de Ingeniera Qumica e Industrias ExtractivasLaboratorio de Transferencia de CalorPrctica No.5Intercambiador de calor de superficie extendida

Investigacin de proyecto innovador, con objeto del programa:2015 Ao Internacional de la Luz y las Tecnologas Basadas en la Luz

Nanocristales de oro en pelculas superconductores de alta temperatura: creacin de patrones de colocacin de clavos de eleccinProfesor: Soto Pea Jos LuisAlumno: Lpez Muoz Jos LuisGrupo:2IM26

Fecha de entrega: Viernes 30 de Enero del 2015

Introduccin y antecedentes. La superconductividad es un efecto fascinante, que permite el transporte de corriente continua de corriente sin disipacin de energa. Sin embargo, el principal inconveniente para aplicaciones de alta temperatura superconductor de pelculas delgadas es que el flujo magntico no est completamente expulsado sino que penetra la pelcula en forma de vrtices de flujo. Cualquier movimiento de estos vrtices se acompaa de ruido magntico y evita sper corrientes ms grandes. Por lo tanto, una colocacin de clavos efectiva de vrtices es un requisito previo para las aplicaciones. Por otro lado, determinadas estructuras superconductores tales como uniones de tnel Josephson sufren de un aumento de las fuerzas de fijacin.Nos informan de que el uso de finas capas de Au durante la produccin de pelculas epitaxiales del superconductor de alta temperatura YBa2Cu3O7- permite la fabricacin de superconductores pelculas con espacialmente variable flujo fijando propiedades. Esto incluso se puede hacer en un (sub) escala micras y allana el camino para una realizacin fcil de medida personalizado capacidades de conduccin de corriente en los patrones arbitrarios. Las densidades de corriente crtica se pueden mejorar a nivel local hasta el 150% para preparar un material de eleccin en una posicin de eleccin para la realizacin de los dispositivos electrnicos de alta calidad con un rendimiento mejorado.

Representacin a escala de color tridimensional de la distribucin de corriente crtica en una pelcula delgada YBa2Cu3O7 . Las mesetas brillantes en la imagen son las partes Au modificados.

El concepto de fijar pelculas delgadas de alta temperatura (Tc) de alta superconductores es muy atractivo para muchas aplicaciones. A menudo, la propiedad ms importante para un funcionamiento razonable de pelculas superconductoras es la supresin eficaz del movimiento de lnea de flujo para evitar la disipacin no deseada y el ruido magntico. Sin embargo, el uso de superconductores de alta temperatura en aplicaciones electrnicas ms complejas tales como dispositivos de sensor magntico o elementos lgicos para la computacin cuntica por lo general requiere una implementacin de uniones Josephson o enlaces dbiles. Sin embargo, los valores de la corriente crtica no deben ser demasiado altos . En este caso no es deseable un aumento de la densidad de corriente crtica por los centros de colocacin de clavos artificiales (APCs).

Si no se puede evitar la penetracin de vrtice en el superconductor, en primer lugar, se puede suprimir el movimiento de vrtice a travs de fijar las lneas de flujo en los centros de colocacin de clavos inherentes o artificiales. Varias tcnicas eficientes son conocidos actualmente en introducir este tipo de centros de colocacin de clavos artificiales en forma de pelculas delgadas de superconductores de alta temperatura YBa2Cu3O7- ptima dopado (YBCO) [6-20].

Una forma muy efectiva para mejorar el rendimiento de fijar vrtice es la inclusin de circonato de bario (BZO) nano partculas que pueden aumentar sustancialmente la densidad de corriente crtica en una amplia regin de temperaturas y campos magnticos. Recientemente se ha demostrado que el origen de este efecto es la formacin cepa local la creacin de un isotrpica densidad de fuerza pinning adicional. Sin embargo, la tecnologa BZO existente slo permite una modificacin completa, de un rea amplia de pelculas superconductoras. Aunque se pudiera demostrar que un tratamiento sofisticado de las pelculas de YBCO por irradiacin con iones pesados puede generar estructuras artificiales de distribuciones controladas crticos actuales de densidad, este mtodo, lamentablemente, slo permite el cambio corrientes crticas hacia valores ms bajos. Ms resultados prometedores podran lograrse preparando los sustratos. Aqu, una implantacin de iones en el sustrato antes de crecimiento de la pelcula puede dar lugar a pelculas con microestructura modificada, que muestran los valores de densidad de corriente crtica ligeramente mejoradas. Sin embargo, aunque el esfuerzo experimental es enorme, el actual aumento logrado es bastante limitado. En este trabajo se muestra que es posible utilizar un proceso de des humectacin de capas finas de oro para la inclusin controlada de nano partculas de oro en las pelculas de YBCO epitaxial delgadas. Esto puede suceder en especial en virtud de restricciones geomtricas en un (sub) micra escala. Una modificacin resolucin espacial de la pelcula de superconductor puede ajustar las propiedades de colocacin de clavos locales para controlar el movimiento local de vrtices magnticos y por lo tanto la densidad de corriente crtica local. Ser capaz de controlar las propiedades locales permite a nadie que se ocupe de los diferentes requisitos funcionales en diferentes reas de una pelcula superconductora individual. Esto significa, por ejemplo, un dispositivo superconductor de interferencia cuntica de pelcula delgada (SQUID) gradimetro estructura puede fabricarse en donde el pinning fuerte en las estructuras de antena se pueda combinar con lmite de grano uniones Josephson con corrientes ms bajas crticos. La combinacin de ambas etapas de ingeniera dara lugar a un aumento significativo en la relacin seal a ruido del dispositivo.Tcnicas de deposicin asistida por lser como deposicin por lser pulsado (PLD) ofrecen la posibilidad de crecer pelculas delgadas epitaxiales de una alta calidad cristalina garantizando al mismo tiempo la estequiometria Adems, PLD permite hacer crecer pelculas delgadas en una atmsfera de oxgeno, siendo por tanto adecuado para fabricar YBCO pelculas delgadas con contexto oxgeno optimizado. Aqu se considera el YBCO como el material superconductor de eleccin debido a su baja anisotropa en comparacin con otros materiales de alta . Antes de la deposicin de YBCO que recubrieron nuestra SrTiO3 pulido (100) substratos de cristal nico con una capa delgada de oro (tAu 3 nm), utilizando tambin PLD en un vaco (p0