Efectos de confinamiento y proximidad en sistemas híbridos con diferentes interacciones de largo alcance

Resum

Con esta tesis se pretende realizar un estudio amplio sobre las posibilidades que ofrece la nanotecnología aplicada a la superconductividad y a materiales híbridos de tipo superconductor/superconductor y superconductor/magnético. El contenido se estructura en los siguientes capítulos:Introducción y técnicas experimentales. En la introducción se incluye un resumen del conocimiento y trabajos previos más relevantes relacionados con esta tesis. Incluyendo superconductividad, percolación y fractales. En el capítulo de técnicas experimentales se describen las y técnicas que se han utilizado para la fabricación y caracterización de las muestras analizadas. También hay un apartado sobre vacío y otro sobre criogenia.Efecto de proximidad superconductor/superconductor. Este capítulo se engloba en dos partes:Bicapas Nb/Mo3Si. Cuando un metal se pone en contacto con un superconductor, la superconductividad penetra en el metal normal y la temperatura crítica del superconductor se reduce debido al efecto de proximidad. En este capítulo se estudia el efecto de proximidad superconductor-superconductor entre el Nb policristalino y el Mo3Si, un superconductor amorfo. La temperatura crítica del Nb es mayor que la del, pero disminuye fuertemente al disminuir su tamaño. Por ello estos dos superconductores permiten estudiar el efecto de proximidad intercambiándose el papel de metal normal y superconductor dependiendo del espesor de Nb. Por otra parte, el Mo3Si tiene una gran resistencia en estado normal por el pequeño recorrido libre medio de sus electrones al ser una aleación amorfa, lo que a su vez hace, como se explicará a continuación, que tenga una longitud coherente menor que la del Nb y un mayor campo crítico superconductor. Cuando ocurre el cambio de papeles entre el metal normal y el superconductor, se produce un cambio de pendiente y un cambio en la anchura de las transiciones superconductoras.Red de puntos de Nb embebidos en una matriz de Ta. La introducción de defectos en los superconductores aumenta el anclaje de los vórtices. Por ello hay muchos estudios sobre películas delgadas superconductoras crecidas sobre una red de defectos que deprimen la temperatura crítica de la película delgada. En este capítulo se ha estudiado la nanoestructura contraria: una muestra formada por niobio confinado en una red cuadrada de puntos, con mayor temperatura crítica que la película delgada de tántalo crecida sobre esta red. Se ha observado un patrón de mínimos en las curvas de magnetorresistencia equivalente a los observados en las muestras con puntos de menor temperatura crítica que la película delgada.Efecto de proximidad superconductor/ferromagnético. La superconductividad y el magnetismo son dos fenómenos antagónicos que interaccionan fuertemente. En este capítulo se describe una familia de bicapas superconductor/ferromagnético (Nb/NdCo5) en la que se estudia la interacción entre las longitudes características de los órdenes largo alcance presentes en el superconductor y en el ferromagnético. En este caso el tamaño de los dominios magnéticos depende del espesor de la película ferromagnética, y la longitud coherente superconductora depende de la temperatura, divergiendo cuando ésta se aproxima a temperatura crítica. Por ello tienen longitudes características que pueden hacerse del mismo tamaño. Dependiendo de la temperatura y del campo aplicado se describen diferentes regímenes de superconductividad como son: extendida, confinada sobre una red de dominios y localizada. Esto ha servido para explicar las diferentes tendencias del diagrama de fases y sus diferentes propiedades superconductoras. También se han relacionado las propiedades superconductoras con el estado magnético de la capa ferromagnética. Cada una de las muestras fabricadas ha sido repetida sobre un copolímero autoorganizado. Este copolímero afecta a las propiedades magnéticas del NdCo5 y las propiedades magnéticas del NdCo5 afectan a las propiedades superconductoras del Nb.