En el presente trabajo se reporta la fabricación, mediante la ruta Sol-Gel, de capas superconductoras de YBCO depositadas sobre sustrato de YSZ mediante Deposición de Solución Química y cristalizadas con tratamientos térmicos de Calcinado y Sinterizado, siendo este último en ambiente oxidante y re-oxigenada la muestra. La caracterización cristalográfica es obtenida mediante el uso de la técnica de Difracción de Rayos-X, observándose picos intensos y bien definidos en la dirección (00l), los cuales son propios de la fase Superconductora así como la presencia de fases secundarias como la llamada Fase Verde Y2BaCuO5 en menor intensidad. Posteriormente se realizó una primera medida de Susceptibilidad Magnética en los modos Zero Field Cooling (ZFC) y Field Cooling (FC) a campo externo de 100 Oe a fin de observar el carácter superconductor de la muestra, de donde se obtiene una Temperatura Crítica Superconductora de 90K. La morfología superficial de la muestra fue estudiada a través de Microscopía óptica, observándose claramente la presencia de la Fase Verde, lo cual se confirma con DRX, además de observar que se obtuvo un filme granular. Mapeos EDX permiten observar la disposición de los elementos Y, Ba, Cu, O, Zr que componen la muestra. Se estudia la rugosidad de la película mediante Microscopía de Fuerza Atómica, obteniéndose el valor de la rugosidad RMS equivalente a 0,2939μm además de una Media de Rugosidad de 0,2197μm. Para el estudio de la textura fuera-del-plano en las capas de YBCO se realiza el cálculo del índice de textura, cuyo valor es 0,91. Posteriormente medidas ω-scan alrededor de la reflexión (005) dan cuenta de la presencia de 3 regiones granulares de YBCO a diferentes grados de textura: 0,4°, 6,0° y 9,0° (Δω). Finalmente se realizan mediciones de Susceptibilidad magnética a campo externo de 50, 100, 300 y 500 Oe en disposición del campo magnético externo aplicado tanto paralelo como perpendicular al sustrato, lográndose evidenciar una diferencia en la respuesta del filme según la orientación del campo, lo cual confirma una anisotropía magnética producto del ordenamiento epitaxial. Finalmente, se realiza una comparación de capas de YBCO crecidas sobre sustratos de SrTiO3, LaAlO3 y YSZ, en todas ellas utilizando la misma ruta de fabricación. / Tesis

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pauladeazambuja.pdf: 3846623 bytes, checksum: 775b83dd168b0a44745812c2ca7a454a (MD5) Previous issue date: 2008-03-28 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / In this work is presented an experimental study on the effects of the addition of Ag to the system YBa2Cu3O7-d. The silver can be added to the YBa2Cu3O7-d system through the mixture with metallic Ag, with oxide of silver (Ag2O) or with nitrate of silver (AgNO3), using different techniques and forms of processing. The addition of silver to the YBa2Cu3O7-d system is known by minimizing the properties undesirable of the system, without deleterious effects in superconducting properties. She is responsible for the significant increase in the conductivity thermal and electric of the system; it improves of the mechanical properties, as the resistance of fracture and elasticity of the material, from the reduction of the porosity; it reduces the weak links between the superconducting grains, improving the contact between the same. The samples used in this work had been processed for different experimental routes: in the first set of samples Ag2O was added to the YBa2Cu3O7-d system previously prepared; on the second set of samples the silver oxide was mixed to the precursors Y2O3, BaCO3 and CuO and then the YBa2Cu3O7-d system was processed; and in the third set of samples metallic silver was added to the YBa2Cu3O7-d system previously prepared. The characterization of the samples, pure and doped with silver, was realized through with aid of different techniques enclosing: analysis of the crystalline structure; analysis of the superficial topology; measures calorimetric; mechanical properties; properties of electronic transport and magnetic properties. The obtained results are coherent with results of other works on composites YBa2Cu3O7-d/Ag and demonstrate that the addition of the silver to the YBa2Cu3O7-d system, of a general form, improves the properties of this system. Key Words: Superconductivity; YBa2Cu3O7-d system; processing of composites YBa2Cu3O7-d/ Ag; characterization of materials. / Neste trabalho é apresentado um estudo experimental sobre os efeitos da adição de Ag ao sistema YBa2Cu3O7-d. A prata pode ser adicionada ao sistema YBa2Cu3O7-d através da mistura com Ag metálica, com óxido de prata (Ag2O) ou com nitrato de prata (AgNO3), utilizando diferentes técnicas e formas de processamento. A adição de prata ao sistema YBa2Cu3O7-d é conhecida por minimizar as propriedades indesejáveis do sistema, sem deteriorar as propriedades supercondutoras. Ela é responsável pelo aumento significativo nas condutividades térmica e elétrica do sistema; melhora das propriedades mecânicas, como a resistência à fratura e elasticidade do material, a partir da redução da porosidade; reduz as ligações fracas entre os grãos supercondutores, melhorando o contato entre os mesmos. As amostras utilizadas neste trabalho foram processadas por rotas experimentais diferentes: no primeiro lote de amostras foi adicionado Ag2O ao sistema YBa2Cu3O7-d previamente preparado; no segundo lote de amostras o óxido de prata foi misturado aos precursores Y2O3, BaCO3 e CuO e então o sistema YBa2Cu3O7-d foi processado; e no terceiro lote de amostras prata metálica foi adicionada ao sistema YBa2Cu3O7-d previamente preparado. A caracterização das amostras, pura e dopada com prata, foi realizada com auxílio de diferentes técnicas abrangendo: análise da estrutura cristalina; análise da topologia superficial; medidas de calorimetria; propriedades mecânicas; propriedades de transporte eletrônico e propriedades magnéticas. Os resultados obtidos são coerentes com resultados de outros trabalhos sobre compósitos YBa2Cu3O7-d/Ag e demonstram que a adição da prata ao sistema YBa2Cu3O7-d , de uma forma geral, melhora as propriedades deste sistema.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simoneapa.pdf: 1470043 bytes, checksum: b380a790ad5236069470caa27e038eed (MD5) Previous issue date: 2007-03-02 / In this work, it was accomplished an experimental study about the substitution of the yttrium atom (Y) in the YBa2Cu3O7-x superconductor system for a rare earth oxide (RE2O3), gotten from the xenotime ore. Chemically, this substitution is possible due to the equality of the oxidation state between the Y3+ ions and the earth rare ions, which form the oxide. This way, this substitution should not modify the properties of the superconductor system significantly. The xenotime in its natural form is composed of a rare earth phosphate, zirconita and other heavy elements. The zirconita and the heavy elements can be separated by magnet or gravimetric process. The rare earth phosphate is chemically treated by the acid or the alkaline leaching process, resulting in a rare earth oxide (RE2O3). The xenotime ore used in this work was extracted from the Pitinga mine (AM, Brazil). Four polycrystalline samples were processed through the solid-state reaction, from the precursors: rare earth oxide (RE2O3), barium carbonate (BaCO3) and copper oxide (CuO), forming the REBa2Cu3O7-x superconducting oxide. The chracterization of the samples crystalline structures was studied by x-ray diffraction. The analysis of the samples superficial morphology was studied by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The properties of electronic transportation were analyzed by measurements of electric resistivity. Among the analyzed samples, one did not present null state of electric resistance. The measurements of electric resistivity for the other samples revealed superconductor behavior and showed that the critical temperature of the REBa2Cu3O7-x system is around 90 K, as in the YBa2Cu3O7-x system. Such values were confirmed by the measurement of magnetic susceptibility. The analyses of the Xray diffractograms of the samples revealed that the cell parameters of both systems are equal. These results indicate that the substitution of the Y for the rare earth oxide is possible, which may have important implications both from the point of view of basic research and the applied research. / Neste trabalho foi realizado um estudo experimental da substituição do átomo de ítrio (Y) no sistema supercondutor YBa2Cu3O7-x, por um óxido de terras-raras (RE2O3), obtido a partir do minério xenotima. Quimicamente essa substituição é possível devido à igualdade do estado de oxidação entre os íons Y3+ e os íons de terras-raras que formam o óxido. Dessa forma, essa substituição não deve alterar de forma significativa as propriedades supercondutoras do sistema. A xenotima em sua forma natural é constituída por um fosfato de terras-raras, zirconita e outros elementos pesados. A zirconita e os elementos pesados podem ser separados por processos magnéticos ou gravimétricos. O fosfato de terras-raras é tratado quimicamente pelo processo de lixiviação ácida ou alcalina, resultando em um óxido de terras-raras (RE2O3). O minério xenotima utilizado neste trabalho foi extraído da mina do Pitinga (AM, Brasil). Foram processadas quatro amostras policristalinas através da reação de estado sólido, a partir dos precursores: óxido de terras raras (RE2O3), carbonato de bário (BaCO3) e óxido de cobre (CuO), formando o óxido supercondutor REBa2Cu3O7-x. A caracterização das estruturas cristalinas das amostras foi estudada por difração de raios X. A análise da morfologia superficial das amostras foram estudadas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades de transporte eletrônico foram analisadas através de medidas de resistividade elétrica. Das amostras processadas, uma não apresentou estado de resistência elétrica nula. As medidas de resistividade elétrica para as demais amostras revelaram comportamento supercondutor e mostraram que a temperatura crítica do sistema REBa2Cu3O7-x, está em torno de 90 K, como no sistema YBa2Cu3O7-x. Esses valores foram confirmados pelas medidas de susceptibilidade magnética. As análises dos difratogramas de raios X das amostras revelaram que os parâmetros de cela dos dois sistemas são iguais. Esses resultados indicam que substituição do Y pelo óxido de terras-raras é possível, podendo ter importantes implicações tanto do ponto de vista de pesquisa básica como da pesquisa aplicada.

This thesis deals with the transport properties and critical current limitations found in YBa2Cu3O7[-delta] coated conductors prepared by the "rolling assisted biaxially textured substrate" (RABiTS) approach. For this purpose a buffer layer system composed of CeO2 and yttria-stabilised zirconia, and subsequently a YBa2Cu3O7[-delta] film were epitaxially grown by pulsed laser deposition on a biaxially textured metallic substrate. The resulting texture of the YBa2Cu3O7[-delta] film is crucial for the achievement of high critical current densities. A propagation of the granular structure of the metallic substrate into the YBa2Cu3O7[-delta] film was detected, which leads to the formation of a YBa2Cu3O7[-delta] grain boundary network and limits the critical current density of the samples. In order to study this limitation, critical current measurements were performed on the prepared samples at different temperatures and magnetic fields, detecting a transition between intergrain and intragrain current limitation that occurs at the so-called crossover magnetic field. The crossover magnetic field was found to shift to lower values as the temperature was increased. It was concluded that the grain boundary network limits the critical current density of the YBa2Cu3O7[-delta] coated conductor only for magnetic fields below the crossover field. / In der vorliegenden Dissertation werden Transporteigenschaften und die Limitierung der kritischen Stromdichte von YBa2Cu3O7[-delta] Bandleitern untersucht. Für die Präparation wird das epitaktische Schichtwachstum auf biaxial texturierten Substraten genutzt (RABiTS-Technik). Dabei wird mittels gepulster Laserdeposition eine Pufferschicht aus CeO2 und Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxyd (YSZ) und anschließend eine YBa2Cu3O7[-delta] Schicht epitaktisch auf ein Substrat aufgebracht. Die resultierende biaxiale Textur der YBa2Cu3O7[-delta]-Schicht spielt eine Hauptrolle, um möglichst hohe Stromdichten zu erreichen. Es zeigte sich, daß die granulare Struktur des Substrates in die YBa2Cu3O7[-delta]-Schicht übertragen wird und zur Ausbildung eines Korngrenzennetzwerkes führt, welches wiederum die zu erwartende kritische Stromdichte begrenzt. Um die Wirkung des Korngrenzennetzwerkes zu untersuchen, wurden kritische Ströme der gewachsenen Schichten in Abhängigkeit der Temperatur und des angelegten Magnetfeldes gemessen. Es stellte sich heraus, daß die Limitierung des Stroms bei schwachen Magnetfeldern zwischen den einzelnen Körnern bestimmend ist, die dann bei größeren Feldern einer Strombegrenzung innerhalb der Körner weicht. Das beide Bereiche trennende Magnetfeld wird als Übergangsfeld bezeichnet. Daraus kann geschlußfolgert werden, daß das Korngrenzennetzwerk von YBa2Cu3O7[-delta] Bandleitern den Strom nur für magnetische Felder unterhalb des Übergangsfeldes begrenzt.

Ce travail se compose de deux parties : la première partie traite de la formation de dépôts épais du composé YBa2Cu3O7-x par la technique électrophorétique (EPD) tandis que la seconde décrit la réalisation de dépôts par la technique de projection plasma. Dans le cadre de la méthode EPD, des suspensions aqueuses et non-aqueuses ont été étudiées. Plus particulièrement, des suspensions à base dacétone en présence ou non diode ont été caractérisées de manière approfondie. A laide de ces résultats, un mécanisme de charge des particules a été proposé. La cinétique de dépôt de lYBa2Cu3O7-x par EPD a également été étudiée. Les dépôts formés ont montré des propriétés supraconductrices sur substrat dAg. Une densité de courant critique Jc (77 K, H=0) de lordre de 103 A/cm² a été obtenue. Finalement, une méthode de texturation sous champ magnétique appliquée à lEPD a été explorée. Pour la technique de projection plasma, différents paramètres opératoires ont été étudiés. Par un traitement thermique adéquat du dépôt sur substrat de Ni, la phase supraconductrice a été obtenue.

La première partie de cette thèse décrit l'élaboration et la caractérisation de couches minces supraconductrices de composition YBa2Cu3O7-d. Leurs propriétés de transport ont été analysées dans le cadre de la théorie B.C.S. La deuxième partie est relative à la mise en évidence et à l'étude des propriétés structurales de nouvelles perovskites de composition Ln2CuTiO6-d (Ln=terre rare) et AxLn2-xCu1+yTi1-yO6-d (A=alcalinoterreux). Un modèle de distribution cationique reposant sur des études de diffraction X et de microscopie électronique est proposé.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJSN.pdf: 1921284 bytes, checksum: 5da39ba2b3c3edf4d1bfd30cd4d33b69 (MD5) Previous issue date: 2005-03-10 / In this work we have studied the interaction of Vortex Matter with columnar defects in YBa2Cu3O7- δ supercondutcting samples. In these samples prepared by a Solgel chemical route, the granularety is delicately controled so that the the average cross section of grains is reasonably constant and the penetration of magnetic flux lines is columnar-like. Using magnetic and transport measurements we have constructed the phase diagram of the studied sample, determinating the higher critical field, the irrevesibility line, and the line were the pinned vortices lose longitudinal coherence which we call H*(T). AC-susceptibility and 6-terminal transport measurements were used to determine H*(T). The results confirm that, above T* there is a break of longitudinal coherence and the vortices behave like "pancakes" according to Clem's model, whereas below T* the longitudinal coherence is maintained. The experimental line H*(T) was theoretically ajusted, confirming that it is a line of change from the three-dimensional coherence of the vortices, to an almost two-dimensional of the "pancakes". Due the existence of a variety of superconducting systems with columnar-like defects that also present the line H*(T), as for example Mg-deficient MgB2, it is useful to compare them with the hope that some type of universal behavior can be observed. The normalized magnetic phase diagram with data of YBa2Cu3O7- δ and MgB2 revealed the expected similarity between the two systems studied, due to microstructural similarities between both and not to any intrinsic characteristic of the superconducting materials, that are very different among themselves. / Neste trabalho estudamos a interação da Matéria de Vórtices com defeitos colunares em amostras supercondutoras de YBa2Cu3O7- δ. Nestas amostras, preparadas por rota química Sol-gel, a granularidade é delicadamente controlada de forma que a secção reta média dos grãos é razoavelmente constante, e a penetração das linhas de fluxo magnético tenha aspecto colunar. Através de medidas magnéticas e de transporte elétrico, construímos o diagrama de fases magnéticas da amostra estudada, determinando campo crítico superior, linha de irreversibilidade, e linha em que os vórtices alojados nas colunas intergranulares perdem coerência longitudinal, à qual chamamos de H*(T). Medidas de suscetibilidade magnética-AC e de resistência elétrica através da técnica de 6 terminais, permitiram a determinação de H*(T). Os resultados confirmam que acima de T* há uma quebra de coerência e os vórtices se comportam como panquecas , segundo o modelo de Clem, e abaixo de T*, a respeito do movimento viscoso, a coerência longitudinal é mantida. A linha experimental H*(T) também foi ajustada teoricamente, confirmando que se trata de uma linha de mudança de coerência tridimensional dos vórtices, para quase bi-dimensional das panquecas . Devido à existência de diversos sistemas supercondutores com defeitos de aspecto colunar que também apresentam a linha H*(T), como por exemplo o MgB2 deficiente em Mg, cujos resultados motivaram este trabalho, é útil compará-los na expectativa de observar algum tipo de comportamento universal. Assim, normalizamos o diagrama de fases magnético com dados de YBa2Cu3O7- δ e de MgB2, e pudemos constatar que realmente há uma grande semelhança entre os dois sistemas estudados, o que se deve às similaridades microestruturais entre ambos, mas não à qualquer característica intrínseca dos materiais supercondutores, que são muito diferentes entre si.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1957.pdf: 2828959 bytes, checksum: 21d0a6bda15b61d8457353156ef268ab (MD5) Previous issue date: 1998-02-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / Nowadays, the flux method is one of the most widely used techniques promote growth of YBa2Cu3O7-ȣ single crystal superconductor. By using the material in a melted state, the reactions due to temperature are possible. To prepare single crystal superconductors of the family Y-Ba-Cu-O, a long period of time is necessary to melt the material in adequate conditions. In order to do this a satisfactory performance of the crucible is required; it must be resistant to any kind of chemical attack. In this work some materials used were investigated in crucibles. Platinum, gold (noble metals), oxides like Al2O3, ZrO2 showed problems when used in processing Y123 superconductors. To avoid this problem the zirconiaytria system is largely applied. Some authors have investigated the SnO2 crucible, but they found problems related to the densification of the SnO2. Recently, it was discovered that SnO2 can be densified without liquid phase, showing 99,7% of the theoretical density when sinterized up to 1300°C. Then, this condition was used to produce crucibles by slip casting to form the YBa2Cu3O7-ȣ single crystal superconductors without contamination. It was observed, in a first instance, that SnO2 crucibles are resistant to chemical attack of the flux that is rich in barium and copper. During the process it was observed an interface wall between the vial and the flux formed by BaSnO3. This protection is formed after heat treatment at 1025°C during 4, 17 and 24 hours. By increasing the treatment time (up to 24 hours), it was observed that the wall thickness increased too and it was possible stablish a relation between treatment time/thickness wall (that defines the resistance of chemical attack). This enabled the determination of the SnO2 crucible resistance to corrosion, under the flux condition. The second part of this work involved the Y123 single crystal growth. After produced, they were analysed by x-ray diffraction and SEM with microanalysis in cross sections of the crucibles to observe the BaSnO3 interface. It was observed that single crystals were not contaminated by tin, and they were analyzed through measuring magnetization vs. Temperature. The single crystal showed a critical temperature (Tc) around 90,5K with a transition width (Tc) around 19,5K before treatment with an oxygen flux at 450°C. After seven days of a second treatment under the same conditions, the Tc was increased to 92K with a decreasing to 4,5K in Tc. The results showed that SnO2 vials are resistant to BaO-CuO flux and appropriate to single crystal growth in YBa2Cu3O7-ȣ superconductors without external. / O método do fluxo tem se tornado uma das técnicas mais usadas, quando se trata de crescimento de monocristais supercondutores de YBa2Cu3O7-ȣ. A técnica processa o material no estado fundido e isto acarreta temperaturas nas quais reações podem acontecer. Na preparação de monocristais supercondutores da família Y-Ba-Cu-O, mais especificamente, YBa2Cu3O7-ȣ, é preciso de tempos prolongados para fundir o material nas temperaturas de crescimento, em algum recipiente (cadinho) que os tenha. Este cadinho deve ser resistente, ao ponto de conter o fundido (fluxo) a altas temperaturas e resistir a possíveis ataques químicos do próprio fluxo com o cadinho. Porém qual material suportaria a agressividade de um fluxo rico em BaO-CuO. Somente poderia ser um cadinho inerte ou pouco reativo às condições do fluxo em questão. São utilizados vários tipos de cadinhos para o crescimento dos monocristais de YBa2Cu3O7-ä (Y123, como também é conhecido este material). Alguns metais nobres, como a platina e o ouro; óxidos, como a alumina, o óxido de zircônio e outros, são atacados, corroídos, quando utilizados no processamento de materiais supercondutores. Trabalhos mais recentes demonstraram que cadinhos de zircônia-ítria são resistentes ao ataque do fluxo. Poucos autores utilizaram cadinhos de óxido de estanho para o crescimento de supercondutores de Y123, porém este tipo de cadinhos apresentaram problemas de densificação. Recentemente observou-se que o óxido de estanho (SnO2) pode densificar sem a formação de fase líquida (ponto suscetível ao ataque do fluxo rico em BaO-CuO). Esse material, o SnO2, densificou acima de 99,7% da densidade teórica quando sinterizado acima de 1300ºC. Foi, efetivamente, o escolhido para a fabricação de cadinhos por colagem de barbotina e para produzir monocristais supercondutores de YBa2Cu3O7-ȣ com baixa ou nenhuma contaminação do fluxo e dos monocristais. vi Numa primeira etapa do trabalho, demonstrou-se que o cadinho de SnO2 resiste à corrosão do fluxo com excesso de bário e cobre. Houve a formação de uma interface entre a parede do cadinho e o fluxo, identificada como "camada protetora" de estanato de bário (BaSnO3), após tratamento térmico a 1025ºC por 4, 17 e 24 horas. Acredita-se que esta fase formou-se pela reação entre o BaO e o SnO2. A espessura dessa camada aumentou com o incremento do tempo do tratamento (até 24 horas). Isto permitiu definir a resistência à corrosão do cadinho de SnO2, perante as condições agressivas do próprio fluxo. Procedeu-se, então, ao crescimento dos monocristais de Y123, segunda etapa desta dissertação. A preparação dos monocristais foi descrita, técnicas de análises por difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microanálises foram feitas em seções transversais dos cadinhos, para melhor detalhar o ocorrido com a interface de BaSnO3, formada entre o cadinho e o fluxo. Pôde-se avaliar a não contaminação dos monocristais pelo estanho e analisá-los a partir de medidas de magnetização vs. temperatura. O monocristal apresentou uma temperatura crítica (Tc) em torno de 90,5K com uma largura de transição (Tc) de, aproximadamente, 19,5K, antes de ser tratado com fluxo de oxigênio a 450ºC. Após 7 dias no tratamento, a Tc sofreu um aumento para 92K com um decréscimo da Tc para 4,5K. Os resultados demonstraram que os cadinhos de SnO2 são resistentes à corrosão do fluxo rico em BaO-CuO e apropriados para o crescimento de monocristais supercondutores de YBa2Cu3O7-ȣ sem impurezas advindas do próprio cadinho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1937.pdf: 1710021 bytes, checksum: 22c07dce6c6624be220556f18c1f0150 (MD5) Previous issue date: 2008-02-20 / Universidade Federal de Minas Gerais / Nowadays, the flux method is one of the most widely used techniques promote growth of YBa2Cu3O7-ä single crystal superconductor. By using the material in a melted state, the reactions due to temperature are possible. To prepare single crystal superconductors of the family Y-Ba-Cu-O, a long period of time is necessary to melt the material in adequate conditions. In order to do this a satisfactory performance of the crucible is required; it must be resistant to any kind of chemical attack. In this work some materials used were investigated in crucibles. Platinum, gold (noble metals), oxides like Al2O3, ZrO2 showed problems when used in processing Y123 superconductors. To avoid this problem the zirconiaytria system is largely applied. Some authors have investigated the SnO2 crucible, but they found problems related to the densification of the SnO2. Recently, it was discovered that SnO2 can be densified without liquid phase, showing 99,7% of the theoretical density when sinterized up to 1300°C. Then, this condition was used to produce crucibles by slip casting to form the YBa2Cu3O7-ä single crystal superconductors without contamination. It was observed, in a first instance, that SnO2 crucibles are resistant to chemical attack of the flux that is rich in barium and copper. During the process it was observed an interface wall between the vial and the flux formed by BaSnO3. This protection is formed after heat treatment at 1025°C during 4, 17 and 24 hours. By increasing the treatment time (up to 24 hours), it was observed that the wall thickness increased too and it was possible stablish a relation between treatment time/thickness wall (that defines the resistance of chemical attack). This enabled the determination of the SnO2 crucible resistance to corrosion, under the flux condition. The second part of this work involved the Y123 single crystal growth. After produced, they were analysed by x-ray diffraction and SEM with microanalysis in cross sections of the crucibles to observe the BaSnO3 interface. It was observed that single crystals were not contaminated by tin, and they were analyzed through measuring magnetization vs. Temperature. The single crystal showed a critical temperature (Tc) around 90,5K with a transition width (Tc) around 19,5K before treatment with an oxygen flux at 450°C. After seven days of a second treatment under the same conditions, the Tc was increased to 92K with a decreasing to 4,5K in Tc. The results showed that SnO2 vials are resistant to BaO-CuO flux and appropriate to single crystal growth in YBa2Cu3O7-ä superconductors without external. / O método do fluxo tem se tornado uma das técnicas mais usadas, quando se trata de crescimento de monocristais supercondutores de YBa2Cu3O7-ä. A técnica processa o material no estado fundido e isto acarreta temperaturas nas quais reações podem acontecer. Na preparação de monocristais supercondutores da família Y-Ba-Cu-O, mais especificamente, YBa2Cu3O7-ä, é preciso de tempos prolongados para fundir o material nas temperaturas de crescimento, em algum recipiente (cadinho) que os tenha. Este cadinho deve ser resistente, ao ponto de conter o fundido (fluxo) a altas temperaturas e resistir a possíveis ataques químicos do próprio fluxo com o cadinho. Porém qual material suportaria a agressividade de um fluxo rico em BaO-CuO. Somente poderia ser um cadinho inerte ou pouco reativo às condições do fluxo em questão. São utilizados vários tipos de cadinhos para o crescimento dos monocristais de YBa2Cu3O7-ä (Y123, como também é conhecido este material). Alguns metais nobres, como a platina e o ouro; óxidos, como a alumina, o óxido de zircônio e outros, são atacados, corroídos, quando utilizados no processamento de materiais supercondutores. Trabalhos mais recentes demonstraram que cadinhos de zircônia-ítria são resistentes ao ataque do fluxo. Poucos autores utilizaram cadinhos de óxido de estanho para o crescimento de supercondutores de Y123, porém este tipo de cadinhos apresentaram problemas de densificação. Recentemente observou-se que o óxido de estanho (SnO2) pode densificar sem a formação de fase líquida (ponto suscetível ao ataque do fluxo rico em BaO-CuO). Esse material, o SnO2, densificou acima de 99,7% da densidade teórica quando sinterizado acima de 1300ºC. Foi, efetivamente, o escolhido para a fabricação de cadinhos por colagem de barbotina e para produzir monocristais supercondutores de YBa2Cu3O7-ä com baixa ou nenhuma contaminação do fluxo e dos monocristais. vi Numa primeira etapa do trabalho, demonstrou-se que o cadinho de SnO2 resiste à corrosão do fluxo com excesso de bário e cobre. Houve a formação de uma interface entre a parede do cadinho e o fluxo, identificada como "camada protetora" de estanato de bário (BaSnO3), após tratamento térmico a 1025ºC por 4, 17 e 24 horas. Acredita-se que esta fase formou-se pela reação entre o BaO e o SnO2. A espessura dessa camada aumentou com o incremento do tempo do tratamento (até 24 horas). Isto permitiu definir a resistência à corrosão do cadinho de SnO2, perante as condições agressivas do próprio fluxo. Procedeu-se, então, ao crescimento dos monocristais de Y123, segunda etapa desta dissertação. A preparação dos monocristais foi descrita, técnicas de análises por difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microanálises foram feitas em seções transversais dos cadinhos, para melhor detalhar o ocorrido com a interface de BaSnO3, formada entre o cadinho e o fluxo. Pôde-se avaliar a não contaminação dos monocristais pelo estanho e analisá-los a partir de medidas de magnetização vs. temperatura. O monocristal apresentou uma temperatura crítica (Tc) em torno de 90,5K com uma largura de transição (Tc) de, aproximadamente, 19,5K, antes de ser tratado com fluxo de oxigênio a 450ºC. Após 7 dias no tratamento, a Tc sofreu um aumento para 92K com um decréscimo da Tc para 4,5K. Os resultados demonstraram que os cadinhos de SnO2 são resistentes à corrosão do fluxo rico em BaO-CuO e apropriados para o crescimento de monocristais supercondutores de YBa2Cu3O7-ä sem impurezas advindas do próprio cadinho.

Cette thèse porte sur la fabrication et la caractérisation d'un mélangeur hétérodyne, à partir d'YBa2Cu3O7, un matériau supraconducteur à haute température critique. Nous avons évalué son potentiel pour la détection d'ondes térahertz. La physique complexe des jonctions irradiées a été correctement décrite en modifiant légèrement les équations quasi-classiques d'Usadel, originellement développées pour les supraconducteurs inhomogènes à basse température critique. Les mesures de transport électronique ont montré que nos dispositifs respectent le modèle de la jonction résistivement shuntée. Nous avons expliqué leur fonctionnement à haute fréquence au moyen du modèle à trois ports, et démontré la détection d'ondes jusqu'à 400 GHz. Nous avons identifié l'efficacité de conversion du mélange hétérodyne comme le produit de trois termes : deux rendent compte des adaptations d'impédances en entrée et sortie du mélangeur, le troisième caractérise la conversion à basse fréquence des signaux térahertz. La puissance de l'oscillateur local nécessaire, l'étendue dynamique du mélangeur ainsi que son efficacité de conversion ont été mesurées, s'accordant bien avec les simulations numériques. Le recours à un réseau de jonctions Josephson synchronisées est incontournable pour parvenir à créer un oscillateur local puissant et spectralement fin à partir de l'oscillation propre des jonctions. Nous avons identifié le verrouillage par une boucle externe comme l'unique mécanisme efficace de synchronisation et simulé son effet. Enfin nous avons mesuré la première signature d'une synchronisation dans un réseau à deux dimensions de jonctions irradiées. / In this thesis, we used a high-Tc superconducting material, YBa2Cu3O7, to make a heterodyne mixer. We aimed at evaluating its ability for terahertz detection. We also worked towards the fabrication of an on-chip local oscillator, designed with an array of Josephson junctions. The originality of this study stems from a unique way of engineering Josephson junctions, based on ion irradiation. We described the complex physics of ion irradiated Josephson junctions through a modified version of quasi-classical Usadel equations, which have originally been derived for non-homogenous low-Tc superconductivity. The d-c electronic transport measurements showed that our irradiated Josephson junctions are well described by the resistively shunted junction model. Furthermore, we explained the high-frequency mixing operations with the three-port model, and proved the heterodyne detection of signals up to 400 GHz. We identified the heterodyne conversion efficiency as a product of three terms: two depending on impedance mismatches and the third one characterizing the intrinsic down-conversion ability of the Josephson junction. The dynamic range of the mixer, its conversion efficiency and its dependence on local oscillator power were measured and found to be in agreement with simulations. An array of synchronized junctions is necessary to create a powerful and spectrally pure local oscillator from Josephson oscillations. We identified the external locking as the only efficient mechanism to synchronize YBa2Cu3O7 irradiated junctions, showing its effect in simulated systems. We also reported a first evidence of synchronization in a two dimensional array of irradiated Josephson junctions.