The work presented in this thesis was broadly focussed on the investigation of the magnetic behaviour of different superconducting materials in the form of bulk (singe crystals and pellets) and thin films (nanomagnetic devices like superconducting spin valves etc). Neutrons and muons were extensively used to probe the structural and magnetic behaviour of these systems at the nanoscale along with bulk characterisation techniques like high-sensitive magnetic property measurements, scanning probe microscopy and magneto-transport measurements etc. The nanoscale interplay of Superconductivity and Ferromagnetism was studied in the thin film structures using a combination of Polarised Neutron Reflectivity (PNR) and Low Energy Muon Spin Rotation (LE-µSR) techniques while bulk Muon Spin Rotation (µSR) technique was used for microscopic magnetic investigation in the bulk materials. In the Fe/Pb heterostructure, evidence of the Proximity Effect was observed in the form of an enhancement of the superconducting penetration depth (λs) with an increase in the ferromagnetic layer thickness (dF) in both the bilayered and the trilayered structures. The existence of an Inverted Magnetic Region was also detected at the Ferromagnet-Superconductor (F/S) interface in the normal state possibly originating from the induced spin polarisation within the Pb layer in the presence of the neighbouring Fe layer(s). The spatial size (height and width) of the Inverted Magnetic Region did not change much while cooling the sample below the superconducting transition temperature(Tc)and it also stayed unaffected by an increase in the Fe layer thickness and by a change of the applied magnetic field. In the superconducting spin valve structure containing Permalloy (Py) as ferromagnetic layer and Nb as the superconducting layer, LE-µSR measurements revealed the evidence of the decay of magnetic flux density (as a function of thickness) within the Nb layer symmetrically from the Py/Nb interfaces towards the centre of the Nb layer in the normal state. The thickness dependent magnetisation decay occurred over two characteristic length scales in the normal state that stayed of similar values in the superconducting state also. In the superconducting state, an additional contribution towards the magnetisation was found in the vicinity of the Py/Nb interfaces possibly originating from the spin polarisation of the singlet Cooper pairs in these areas. The nanoscale magnetic investigation on a highly engineered F/S/F structure (where each of the F blocks made of multiple Co/Pd layers with magnetic moments aligned perpendicular to the plane of these layers and neighbouring magnetic blocks separated by Ru layers giving rise to antiferromagnetic alignment) using LE-µSR showed an antisymmetric thickness dependent magnetic flux density profile with two characteristic length scales. In the superconducting state, the magnetic flux density profile got modified within the superconducting Nb₆₇Ti₃₃ layer near the F/S interfaces in a way similar to that of observed in the case of Py/Nb system, most likely because of the spin polarisation of the superconducting electron pairs. The vortex magnetic phase diagram of Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O10-δ was studied using the Muon Spin Rotation (µSR) technique to explore the effects of vortex lattice melting and rearrangements for vortex transitions and crossover as a function of magnetic field and temperatures. At low magnetic fields, the flux vortices undergo a first order melting transition from a vortex lattice to a vortex liquid state with increasing temperature while another transition also occurred with increasing field at fixed temperature to a vortex glass phase at the lowest temperatures. Evidence of a frozen liquid phase was found in the intermediate field region at low temperature in the form of a lagoon in the superconducting vortex state which is in agreement with earlier observations made in BiSCCO-2212. The magnetic behaviour of the unconventional superconductor Sr₂RuO₄ was investigated using µSR to find the evidence of normal state magnetism and the nature of the vortex state. In the normal state, a weak hysteretic magnetic signal was detected over a wide temperature and field range believed to be supporting the evidence of a chiral order parameter. The nature of the vortex lattice structure was obtained in different parts of the magnetic phase diagram and the evidence of magnetic field driven transition in the lattice structure was detected from a Triangular→Square structure while the vortex lattice stayed Triangular over the entire temperature region below Tc at low fields with a disappearance of pinning at higher temperatures.

Cette thèse étudie quelques aspects de l'effet de proximité entre un supraconducteur (S) et un métal ferromagnétique (F). Dans un métal normal confiné entre deux électrodes supraconductrices, il se forme des états liés qui permettent le passage cohérent de paires d'électrons (de spins opposés). Le supercourant transporté par ces états dépend de la différence de phase $\phi$ entre les deux supraconducteurs. Dans le cas d'une jonction S/F/S, l'énergie d'échange ferromagnétique modifie le spectre des états liés et peut inverser la direction du supercourant (par rapport au cas S/N/S). En l'absence de courant, l'état fondamental a alors une différence de phase $\phi=\pi$ (au lieu de $\phi=0$) et l'on parle de {\it jonction $\pi$}. La transition 0-$\pi$ peut s'observer en fonction de l'épaisseur ferromagnétique, mais également en fonction de la température si l'énergie d'échange n'est pas beaucoup plus grande que le gap supraconducteur. Cette transition se caractérise par une dépendance non-monotone du courant critique avec la température, comportement que nous avons observé dans des jonctions Nb/Cu$_{52}$Ni$_{48}$/Nb. Dans ces jonctions la couche de cuivre-nickel est très faiblement ferromagnétique, voire super-paramagnétique. Le courant critique s'annule en fonction de la température à une valeur $T^*$ (inférieure à $T_c$): en-dessous de $T^*$ la jonction est dans l'état~$\pi$, au-dessus de $T^*$ elle est dans l'état~0. L'annulation est indépendante du champ magnétique qui produit une figure de diffraction toujours centrée en champ nul. L'effet Josephson alternatif étudié de part et d'autre de la transition 0-$\pi$ ne montre pas de différence entre les deux états. L'évolution du courant critique avec l'épaisseur ferromagnétique et la température peut être modélisée à partir des équations d'Usadel. Cette analyse suggère la présence d'un processus de diffusion spin-flip qui réduit fortement l'amplitude du courant critique. Les bicouches S/F présentent également des états liés dont le spectre est fonction de l'énergie d'échange et de l'épaisseur ferromagnétique. La température de transition supraconductrice présente des oscillations en fonction de ces deux paramètres, car elle est sensible à la position de ces états via l'effet de proximité inverse. Nous avons pu mesurer une faible signature de cet effet dans des bicouches Nb/CuNi. Dans les tricouches F$_1$/S/F$_2$, de type vanne de spin, la température de transition doit en théorie dépendre de l'orientation relative des aimantations ferromagnétiques. Cependant nous n'avons mesuré aucune différence dans des multicouches NiO/Co/Nb/Co, puis NiO/CuNi/Nb/CuNi, car l'épaisseur de niobium en-dessous de laquelle la supraconductivité disparaît reste plusieurs fois supérieure à la longueur de cohérence. Cette saturation de l'épaisseur critique est attribuée à un fort processus de diffusion spin-flip dans cet alliage très dilué.