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[en] EFFECT OF INTERFACE ROUGHNESS AND HEAT-TREATMENT OF THE SUPERCONDUCTING PROPERTIES OF NB/CO MULTILAYERS / [pt] RUGOSIDADE DA INTERFACE E EFEITO DE TRATAMENTO TÉRMICO NAS PROPRIEDADES SUPERCONDUTORAS DE MULTICAMADAS NB/CO

LIYING LIU 21 November 2012 (has links)
[pt] Neste trabalho foram preparadas multi-camadas supercondutor(SC)/ ferromagneto(FM) Nb/Co via pulverização catódica (Magnetron Sputtering). O principal objetivo é estudar o efeito de diferentes espessuras da camada ferromagnética (Co) nas propriedades supercondutoras do Nb. Era esperado que, após tratamentos térmicos, as camadas de Co formassem um plano de nanopartículas magnéticas ordenadas, cujo efeito deve ser muito diferente das nanopartículas aleatoriamente orientadas e camadas magnéticas continuas. As microestruturas foram investigadas por Difração de Raios-X em baixos ângulos (LAXRD), Microscopia de Força Atômica (AFM) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). Propriedades magnéticas e de transporte tem sido estudadas com o Sistema de Medição de Propriedade Físicas (PPMS), da empresa Quantum Design. As medidas magnéticas e de transporte mostram que, com o aumento da espessura das camadas de Co, a temperatura de transição supercondutora (Tc) aumenta significativamente para as amostras como preparadas. Foi relatado na literatura que quando a espessura das camadas magnéticas da ordem de alguns nanômetros, a Tc aumenta e diminui periodicamente com o aumento da espessura das camadas magnéticas. No entanto, nesta pesquisa, a espessura das camadas magnéticas é de dezenas de nanômetros, sendo muito maior do que este alcance e portanto, não pode ser explicado baseando-se no mesmo modelo. Propusemos que a rugosidade da interface entre as camadas de Co e Nb desempenha um papel importante para este comportamento. Os resultados de AFM e XRD mostram que a rugosidade máxima da interface é da ordem de 7 a 10 nm, o que é comparável à espessura de camadas de Co (de 5 a 20 nm). Introduzimos um parâmetro R igual a d, onde R é a rugosidade da interface e d é a espessura da camada magnética, para discutir o efeito da interface sobre as propriedades supercondutoras da nossa amostra. Quando delta maior que 1, a camada magnética pode ser considerada uma forma não-continua e somente quando delta menor que 1, as camadas magnéticas continuas podem ser formadas. Com base em observações de topografia de interfaces na nano-escala , podemos compreender que primeiro a rugosidade aumenta a área da interface, resultando em um efeito de proximidade mais forte, além de aumentar o efeito do campo de dispersão na Tc. Este efeito depende não somente da rugosidade, mas também da espessura da camada magnética. Verificou-se que o parâmetro determina o efeito das camadas magnéticas. As diferentes propriedades magnéticas abaixo da Tc para diferentes amostras também pode ser explicada por este modelo. Após o tratamento térmico, a Tc das amostras diminuiu e as propriedades magnéticas também se tornam piores do que as amostras como preparadas. Os resultados de TEM mostram que as camadas de Co estam interconectadas e depois do recozimento não há indícios de interdifusão entre as camadas Nb e Co. Mais medidas são necessárias para verificar se as camadas magnéticas podem induzir vórtices espontâneos, assim como para explicar a diferença entre as amostras com nanopartículas magnéticas ordenadas comparadas com aquelas orientadas aleatoriamente. / [en] In this work we prepared Superconductor(SC)/ferromagnet(FM) Nb/Co multi-layers with magnetron-sputtering. The main purpose of this work is to study the effect of different shape of ferromagnetic layers on the superconducting properties of Nb. We expected that after annealing the Co layers can form in-plane ordered magnetic nanoparticles and the effect of ordered magnetic nanoparticles should be very different from randomly oriented nanoparticles and continues magnetic layers. The microstructures have been investigated by means of Low Angle X-ray Diffraction (LAXRD), Atomic Force Microscopy (AFM) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Magnetic and transport properties have been studied with Physical Property Measurement System (PPMS) from Quantum Design. The magnetic and transport measurements show that with increase of the thickness of Co layers the superconducting transition temperature (Tc) signifficantly increases for the as-prepared samples. It was reported in the literature that when the thickness of the magnetic layers is in the range of several nanometers, Tc increases and decreases periodically with the increase of the thickness of the magnetic layers. In our samples, however, the thickness of the magnetic layers (several tens nanometers) is much larger than that range and therefore, cannot be explained within the same model. We proposed that the roughness of the interface between Co and Nb layers plays an important role for this behavior. The AFM and LAXRD results show that the maxim roughness of the interface is in the range of 7 until 10 nm, which is comparable to the thickness of Co layers (5 until 20 nm). We introduced one parameter R equal d, where R is the roughness of the interface and d is the thickness of the magnetic layer, to discuss the effect of the interface on the superconducting properties of our sample. When delta more 1, the magnetic layer may be in a non-continues form and only when delta less1 continues magnetic layers can be formed. Based upon nano-scale observations of interfaces topography we can understand that the roughness first increases the area of the interface, which gives stronger proximity effect and, second, enhances the effect of the stray eld on Tc. This effect depends not only the roughness but also the thickness of the magnetic layer. It was found out that the parameter determines the effect of the magnetic layers. The different magnetic properties below Tc for different samples can also be explained by this model. After annealing, Tc of the samples decreased and magnetic properties also became worse than the as-prepared samples. The TEM results show that the Co layers is interconnected and after annealing there is no indication of interdiffusion between Nb and Co layers. More measurements are needed to see if the magnetic layers can induce spontaneous vortices and what the difference is between samples with ordered and randomly oriented magnetic nano-particles.
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[en] ANTIFERROMAGNETISM AND QUANTUM CRITICAL POINT IN CECOGE(2,1)SI(0,9) COMPOUND UNDER PRESSURE / [pt] ANTIFERROMAGNETISMO E PONTO CRÍTICO QUÂNTICO NO COMPOSTO CECOGE(2,1)SI(0,9) SOB PRESSÃO

MARIELLA ALZAMORA CAMARENA 01 April 2008 (has links)
[pt] Estudos no sistema pseudoternário CeCoGe(3-x)Six (com 0 = < x = < 3) mostraram que o sistema evolui continuamente de um estado antiferromagnético da rede de Kondo (CeCoGe(3) com ~21k) para um composto de valência intermediária (CeCoSi(3) com Tw ~230k). O sistema apresenta comportamento tipo não- líquido de Fermi (NLF) em torno do ponto crítico quântico (PCQ) na concentração crítica xC = 1,25. A substituição isoeletrônica dos átomos de por não aumenta o grau de desordem magnética, sendo ideal para o estudo de efeitos intrínsecos das variações das constantes de interação da rede Kondo. Estudamos este sistema em concentrações próximas à concentração crítica através de medidas de resistividade elétrica AC sob pressão (x=0,9) e campo magnético (x =1), em amostras policristalinas. Nossos resultados mostram que a ordem magnética de longo alcance presente na amostra CeCoGe(2,1)Si(0,9) é suprimida com o aumento da pressão e, para a pressão crítica PC ( aprox. 6,2 kbar) TN é aproximadamente zero. Para temperaturas inferiores a TN, as medidas de resistividade são bem descritas considerando um espalhamento de elétrons de condução por mágnons antiferromagnéticos anisotrópicos. Acima de PC observa-se o comportamento líquido de Fermi. Na região crítica o estado NLF foi observado. A análise do comportamento da linha crítica na proximidade do PCQ indica que as flutuações magnéticas relevantes são tipicamente bidimensionais. Por outro lado, no composto CeCoGe2Si, que apresenta ordem magnética de curto alcance com TN aproximadamente 2K, observa-se que a temperatura de ordenamento é reduzida com o aumento do campo magnético e, para campos acima de 3 T, surge o comportamento tipo líquido de Fermi. / [en] Studies on the pseudo ternary system CeCoGeSix (where 0 = < x = < ) have shown that the system evolves continuously from a Kondo lattice antiferromagnetic state ( CeCoGe(3) with ) towards a mixed valent compound ( CeCoSi(3)with Tw ~230k ). The system displays a non-Fermi-liquid-type behavior (NFL) in the vicinity of the quantum critical point (QCP) at the critical concentration . Isoelectronic substitution of atoms for does not enhance the degree of magnetic disorder, rendering it ideal for the study of the Kondo lattice¡ s interaction constants intrinsic effects. We have studied this system in polycrystalline samples at concentrations close to the critical one through AC electrical resistivity under pressure (x= 0,9) and magnetic field (x=1) measurements. Our results show that the long range magnetic order present in the CeCoGe(2,1)Si(0,9) sample is suppressed as pressure is increased, and that for the critical pressure PC (aprox. 6,2 kbar), TN (aprox. zero) . For temperatures below TN, the resisitivity data are well described considering conduction electron scattering by anisotropic antiferromagnetic magnons. Above PC we observe the Fermi liquid behavior. At the critical region, a NFL state with exponents close to 1 was found. The analysis of the behavior of the critical line in the neighborhood of the QCP indicates that the relevant magnetic fluctuations are typically two-dimensional. On the other hand, the CeCoGe(2)Si compound displays short range order (TN ~ 2k). The ordering temperature is reduced under an increase of an applied magnetic field, and for magnetic fields above 3 T a Fermi liquid behavior arises.

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