Estudo das propriedades supercondutoras em multicamadas de Nb, Pb, e Sn

Abstract

O estudo em sistemas de multicamadas supercondutoras alcan cou grande interesse na pesquisa de novos materiais, pois al em de apresentarem ampla aplicabilidade tecnol ogica, oferecem fascinantes possibilidades de observar novos fen^omenos na supercondutividade. Esta ultima caracter stica e a de maior motiva c~ao para esta tese, uma vez que pouco ainda se tem reportado a respeito da supercondutividade em multicamadas constitu das por supercondutor(S)/supercondutor(S0). Neste trabalho, estudamos tr^es novos sistemas nanoestruturados formados por supercondutores elementares, de baixa temperatura cr tica, tais como ni obio (Nb), chumbo (Pb) e estanho (Sn), a saber, a tricamada Nb(5)/Pb(500)/Nb(50) e as multicamadas Nb(100)/[Sn(50)/Nb(50)]7 e Cr(10)/Nb(100)/[Sn(50)/Nb(50)]7, onde o termo entre par^enteses indica a espessura da referida camada em nan^ometros e os colchetes indicam que a estrutura Nb/Sn e repetida 7 vezes. Para compara c~ao, tamb em s~ao analisados lmes de refer^encia de Nb, Pb e Sn. Os lmes e as multicamadas foram crescidos a temperatura ambiente por deposi c~ao via sputtering, utilizando fontes DC e RF. As amostras foram caracterizadas por difra c~ao de raios X de baixo ^angulo, microscopia eletr^onica de varredura e por microscopia de for ca at^omica. As propriedades supercondutoras foram estudadas atrav es de medidas magn eticas e de transporte el etrico. Magnetiza c~ao e resistividade foram medidas como fun c~oes da temperatura e do campo magn etico aplicado perpendicular e paralelamente as camadas. Os tr^es sistemas apresentaram transi c~oes supercondutoras abruptas, tanto na magnetiza c~ao quanto na resistividade em fun c~ao da temperatura, com os valores de TC obtidos de 7,2 K para o Nb/Pb/Nb, 5,2 K para o Nb/[Sn/Nb]7 e 3,7 K para o Cr/Nb/[Sn/Nb]7. As propriedades supercondutoras dos lmes de Pb, Nb e Sn, tais como TC, 0Hc2 e comprimentos caracter sticos apresentaram coer^encia com os valores reportados na literatura, con rmando a boa qualidade das camadas. Flux jumps s~ao observados nos loops de histerese em todos os sistemas, os quais s~ao atribu dos a instabilidades termomagn eticas. A amostra Nb/Pb/Nb apresentou uma curvatura positiva na depend^encia de 0Hc2(T), indicando que a supercondutividade ocorre preferencialmente na camada de Pb para T > T e preferencialmente na camada de Nb para T < T , de acordo com a teoria de Takahashi-Tachiki. Os comprimentos caracter sticos s~ao calculados, classi cando as multicamadas como supercondutores do tipo II. Veri camos grande in u^encia do material magn etico Cr na supercondutividade da multicamada, causando a diminui c~ao da temperatura cr tica do sistema e modi cando o comportamento dos campos cr ticos inferior e superior. A depend^encia de 0Hc1(T), em todos os sistemas, revelou um comportamento n~ao convencional, que e atribu do a uma manifesta c~ao de sistemas multicomponentes com componentes espacialmente separadas.