Propriedades magnéticas de multicamadas heterogêneas ferromagneto/supercondutor

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Orozco, Juan Pablo Badilla
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: AC Susceptibility; Ferromagnetism; Ferromagnetismo; Filmes Finos; Histerese Supercondutora; Superconducting hysteresis; Superconductividade; Superconductivity; Susceptibilidade AC; Thin Films
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-23062025-155736/

As contrastantes distribuições das linhas de campo magnético que são produzidas por supercondutores (S) e por sólidos ferromagnéticos (F) em um campo aplicado (Happ) surgem de mecanismos físicos subjacentes que são muito diferentes e bem conhecidos. As abordagens teóricas que levam esses mecanismos em consideração, fornecem modelos altamente efetivos sobre as suas respetivas estruturas magnéticas internas e seus perfis de campo externo. Quando matérias S e F são colocados em contato, ambos podem reagir às propriedades magnéticas do outro e modificar os seus estados iniciais até que um equilíbrio conjunto seja atingido. Se as características deste equilíbrio mostram-se muito diferentes da combinação daquelas dos componentes isolados, afirma-se que o sistema S-F apresenta acoplamento magnético. No presente trabalho, identificamos e caracterizamos os efeitos do acoplamento magnético que tem lugar em bicamadas híbridas compostas de filmes S e F. Usamos Nb e Ni policristalinos como os componentes S e F, respetivamente, os quais foram depositados em sequência usando DC magnetron sputtering. Obtivemos curvas detalhadas para a magnetização estática (DC) e dinâmica (AC) dos híbridos e também as dos seus constituintes isolados e comparamos os sinais do output sob um modelo apropriado. Esta abordagem levou ao desenvolvimento de uma imagem sistematizada para a descrição das interações magnéticas do híbrido em termos de uma dinâmica de vórtices modificada que tem lugar em S. Estabelecemos um vínculo entre as técnicas de medida DC e AC assumindo um modelo de estado crítico supercondutor de tipo Kim, a validade do qual foi verificada usando várias curvas características. Um modelo de estado crítico permite inferir a evolução das distribuições de vórtices dentro de S para um valor dado da magnetização (M) ou susceptibilidade, dependendo na técnica de medida. Esse resultado é especialmente útil nas regiões onde os efeitos do acoplamento magnético são mais proeminentes e os mecanismos subjacentes precisam de serem articulados. Ao trabalhar abaixo da temperatura crítica (Tc) observamos claras anomalias nos ciclos de histerese S dos híbridos os quais tomam a forma de instabilidades termomagnéticas (TMI) ou picos de magnetização semelhantes aos que determinam matching na rede de vórtices. Uma correlação destes efeitos com modificações na mobilidade de vórtices pode ser derivada dos modelos, e o papel do estado de F nestes processos é sugerido pelo seu ciclo de histerese acima de Tc. Usamos medidas AC para testar um número destes efeitos no regime dinâmico e achamos uma boa correspondência com as repostas DC obtidas previamente. Quando analisado sob o modelo de Kim, o momento magnético encontra-se ligado a um campo médio interno produzido por uma distribuição de vórtices dependente do tempo. A mobilidade desses vórtices, revelada pela susceptibilidade AC, mostra-se reduzida nos casos em que aparecem picos nos ciclos de histerese e aumentada em regiões de TMI, como é esperado. A consistência achada na análise combinada das técnicas utilizadas sustenta um cenário de acoplamento S-F robusto entre vórtices e campos ferromagnéticos e os valores de Happ nos quais surgem anomalias, sugerem um papel importante dos campos stray nas interações das bicamadas.