Filmes finos supercondutores de Nb e híbridos Nb/[Co/Pd]: nanoestruturação e caracterização estrutural, magnética e transporte elétrico.

Nome: Tales Costa de Freitas
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 10/03/2017
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Edson Passamani Caetano Orientador
Jorge Luis Gonzalez Alfonso Co-orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Edson Passamani Caetano Orientador
Jorge Luis Gonzalez Alfonso Coorientador
Mucio Amado Continentino Examinador Externo
Valberto Pedruzzi Nascimento Examinador Interno
Waldemar Augusto de Almeida Macedo Examinador Externo

Resumo: Esta tese trata do estudo das propriedades estruturais, magnéticas e de transporte elétrico de filmes finos de Nb crescidos em substratos de Si (100), por Magnetron Sputtering, em diferentes temperaturas de substratos TS e espessura de Nb tNb, e de seus sistemas híbridos supercondutores/ferromagnéticos S/F do tipo Si(100)/Nb(tNb nm)/Pd(1,1 nm)/[Co(0,3 nm)/Pd(1,1 nm)]12 e Si(100)/Nb(100 nm)/Pd(tPd nm)/[Co(0,3 nm)/Pd(3 nm)]12, onde tNb é de 15, 20, 50 e 100 nm, e a espessura do Pd tPd é de 1, 3 ,5 e 10 nm. No caso dos filmes puros de Nb, os principais resultados mostram: (i) a dependência da densidade de corrente crítica JC(T) com a temperatura do substrato TS, onde foi demonstrado o ótimo valor de TS (responsável pelo valor JC mais alto). Os valores de JC(T) foram estimados a partir de medidas de magnetização (laços de histereses), assumindo um modelo granular dos filmes observado experimentalmente por medidas de microscopia de força atômica; (ii) a influência da variação da espessura tNb nas características granulares do sistema de Nb; propriedade (granular) que determina uma redução acentuada da temperatura crítica supercondutora TC devido ao efeito do tamanho finito do grão; (iii) o comportamento semicondutor e magnetorresistência negativa dos filmes de Nb durante a transição supercondutora; propriedades determinadas por medidas de resistência elétrica nos filmes
granulares de Nb mais finos (20 e 50 nm); (iv) a dependência de μ0HC2(T) para os filmes de Nb de 100 nm, que apresentam comportamento 3D (exceto o valor de TC), conforme sugerem modelos empíricos aplicados na análise dos dados experimentais deste trabalho.
No caso do sistema híbrido S/F, os resultados principais demonstram (i) que o sistema S/F tem um comportamento de estágio intermediário entre a transição 2D-3D; (II) a influência do efeito de proximidade do material ferromagnético nas propriedades supercondutoras do Nb, causando a diminuição e "oscilação" nos valores da temperatura crítica TC. Modelos empíricos, reportados na literatura, possibilitaram estabelecer parâmetros de controle da ação dos agentes externos sobre a dinâmica da orientação magnética das multicamadas magnéticas e da nucleação da supercondutividade nos filmes de Nb, estabelecendo, por exemplo, intensidades e regiões (faixa de temperatura e campo) de aplicabilidade tecnológica das heteroestruturas Si/Nb/Pd/[Co/Pd] aqui estudadas. Os filmes, objetos deste estudo, foram preparados mais do que uma vez e seus resultados são razoavelmente reprodutíveis, indicando que as propriedades discutidas aqui são do sistema e não de amostras particulares.

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