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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/COLIYING 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 PRESSÃOMARIELLA 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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