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