[pt] Apesar do bismuto cristalino e do níquel não serem supercondutores, as bicamadas Bi/Ni mostram uma transição supercondutora a 4 K, o que tem atraído muita atenção. Existem diferentes interpretações para a supercondutividade (SC) em Bi/Ni, por exemplo: a presença de Ni induz a transformação de estrutura de Bi, originalmente romboédrica torna-se cúbica de face centrada (CFC); as flutuações magnéticas na interface Ni/Bi poderiam gerar a SC; a formação do intermetálico NiBi3 na interface; a SC induzida por Bi
na camada de Ni e a formação de uma camada de Bi amorfa fina na interface Ni/Bi. Neste trabalho foram estudadas a SC e as modificações estruturais, tanto em sistemas de bicamadas quanto em sistemas de nanopartículas de Bi/Ni, por meio de medidas de transporte elétrico, medições magnéticas e microscopia eletrônica de transmissão em alta resolução (HRTEM). Foram observadas transições de duas etapas nas bicamadas Bi/Ni. Os resultados estruturais mostram que duas fases intermetálicas, NiBi e NiBi3,
formaram-se durante a preparação da amostra por deposição a laser pulsado. A formação destes intermetálicos constitui-se na origem da SC em sistemas Bi/Ni. Um fenômeno interessante foi a observação da fase rica em Bi (NiBi3) na proximidade da camada de Ni. Entretanto, a fase rica em Ni (NiBi) é formada após a camada NiBi3. Os resultados de espectroscopia por energia característica de raios-X (EDXS) com resolução nanométrica mostram claramente um aumento incomum da concentração de Ni próximo à interface Bi/Substrato, o que foi confirmado por HRTEM. Foram igualmente estudados sistemas constituídos por filmes de Bi/nanopartículas de Ni e filmes de Ni/nanopartículas de Bi, preparados a temperatura ambiente, não tendo sido observada a transição supercondutora completa nestes sistemas. Por outro lado, as bicamadas Bi/Ni e, mesmo, as tricamadas Bi/Ni/Bi, quando preparadas a 4,2 K por evaporação térmica, não revelaram formação de intermetálicos, mesmo após o recozimento a 300K, e não exibem SC. Com
estes resultados, a SC em filmes finos Bi/Ni se explica pela formação do NiBi e NiBi3 devido a interdifusão na interface. / [en] Despite crystalline bismuth and nickel being not superconducting, Bi/Ni bi-layers show a superconducting transition at about 4 K and this has been attracting attention. There are different interpretations for the superconductivity (SC) in Bi/Ni, for example: the presence of Ni induces the modification
of Bismuth structure from rhombohedral to face centered cubic (FCC); magnetic fluctuations at the interface of Ni/Bi would induce SC; formation of intermetallic NiBi3 at the interface; Bi induced superconductivity in Ni layer and formation of a very thin amorphous Bi layer formed at the interface of Ni/Bi. The present work studies the SC and microstructure modifications of the Bi/Ni bilayer and nanoparticle systems by means of electric transport and magnetic measurements, and high resolution electron microscopy (HRTEM). Two-step transitions have been observed in Bi/Ni bilayers. The observed microstructure shows that two intermetallic phases (NiBi and NiBi3) have been formed during the sample preparation by pulsed laser deposition. The formation of the two intermetallic compounds constitutes
the origin of the superconductivity in Bi/Ni systems. One interesting phenomenon is the observation of Bi-rich phase (NiBi3) formed near the Ni layer. However, the Ni-rich phase (NiBi) is formed after the NiBi3
layer. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDXS) results at nanometer scale clearly show an unusual increase of Ni concentration near the interface of Bi/Substrate, which was confirmed by HRTEM observation. Bilayers of Bi/Ni nanoparticles and Ni/Bi nanoparticles have been studied as well and
the samples do not show a full superconducting transition. On the other hand, Bi/Ni bilayers and Bi/Ni/Bi trilayers have been prepared at 4.2 K by thermal evaporation do not reveal formation of intermetallic compounds even after annealing at 300 K, and they are not superconducting down to 1.8 K . With this result, The SC in Ni/Bi thin films can be explained by the formation of NiBi and NiBi3 due to interdiffusion at the interface.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:32938 |
| Date | 06 February 2018 |
| Creators | LIYING LIU |
| Contributors | IVAN GUILLERMO SOLORZANO NARANJO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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