O modelo anisotrópico Ginzburg-Landau e a determinação de campos magnéticos dispersos em nanoestruturas híbridas supercondutoras-ferromagnéticas

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dc.contributor.advisor1Caetano, Edson Passamani
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000213102749
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9401385573887851
dc.contributor.authorPaschoa, Anderson dos Santos
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-5090-6666
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5351813478507249
dc.contributor.referee1Continentino, Mucio Amado
dc.contributor.referee1IDhttp://orcid.org/0000-0003-0167-8529
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2110127065416697
dc.contributor.referee2Nascimento, Valberto Pedruzzi
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000295435335
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9908042258225541
dc.contributor.referee3Passos, Carlos Augusto Cardoso
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-6303-3569
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2528679879816545
dc.contributor.referee4Candela, Dalber Ruben Sánchez
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-4253-9031
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3188784816287487
dc.contributor.referee5Alfonso, Jorge Luis Gonzalez
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0001-5841-8731
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/9030024304752445
dc.contributor.referee6Rodríguez, Víctor Antonio Peña
dc.contributor.referee6IDhttps://orcid.org/0000-0003-4658-9968
dc.contributor.referee6Latteshttp://lattes.cnpq.br/9625617406307310
dc.date.accessioned2024-05-30T00:50:12Z
dc.date.available2024-05-30T00:50:12Z
dc.date.issued2020-11-26
dc.description.abstractIn this doctorate thesis, the Ginzburg-Landau anisotropic model was experimentally tested. The physical parameter ∆𝑻𝑪 = 𝑻𝑪|| −𝑻𝑪⊥ was defined, where 𝑻𝑪|| and 𝑻𝑪⊥ represent the superconducting critical temperatures (𝐓𝐂), determined in the magnetic field settings applied parallel (B||) and perpendicular (B⟘) to the sample plane, respectively. Using the Magnetron Sputtering technique (operating in the confocal geometric configuration), superconducting films Nb(20=100), SC/FM superconducting-ferromagnetic hybrid heterostructures [Nb(20-100)/Cu(5)/Co(40) and Nb(20-100)/Cu(5)/Py(2)] and said superconducting spin valves SC/FM1/FM2 VSS [Nb(20- 100)/Cu(5)/Py(2)/Cu(5)/Co(40)] were prepared, where the values in parentheses are in nanometers. The anisotropic behavior of Tc and the VSS effect under the application of the magnetic field were systematically investigated. With magnetoresistance measurements in the magnetic field configurations used (B|| and B⟘), it was possible to obtain the experimental behavior of ∆𝑻𝑪 for each hybrid SC/FM system and applying the anisotropic model of Ginzburg-Landau, the dispersed magnetic field values of the FM layers were calculated in the condition of a null magnetic field, that is, the stray field of the Co, Py e Py/Co (in the VSS system) layers were determined in zero applied field (B = 0 T) as being repectively (- 8,5 ± 0,1) mT, (31,0 ± 0,3) mT e (38,0 ± 0,4) mT, while a rate of change between the stray field and applied field (𝒅𝑩𝑭𝑴 / 𝒅𝑩 ) was of (- 0,22 ± 0,02), (- 0,17 ± 0,02) and (- 0,26 ± 0,02), respectively. With angular dependence measurements of the magnetoresistance, ∆𝑻𝑪 (𝜽, 𝑩) curves for pure Nb films and Nb/FM hybrids were obtained, and large effect values of the superconducting spin valve (EVSS) between 60 and 300 mK were measured. Instead of simply using the possibility of transitioning Cooper pairs from singlet to triplet state, the EVSS results were explained considering the effective dispersed field derived from changes in the magnetic domains of the ferromagnetic layers caused by the external magnetic field. The results bring contributions to clarify the proximity effect and the magnetostatic effect; issues that still need to be well understood for technological applications of superconducting spin valves.
dc.description.resumoNesta tese de doutorado, o modelo anisotrópico de Ginzburg-Landau foi experimentalmente testado. Foi definido o parâmetro físico ∆𝑇𝐶 = 𝑇𝐶|| −𝑇𝐶⊥, onde 𝑇𝐶|| 𝑒 𝑇𝐶⊥ representam as temperaturas críticas supercondutora (𝑇𝐶), determinadas nas configurações de campo magnético aplicado paralelo (B||) e perpendicular (B⟘) ao plano da amostra, respectivamente. Usando a técnica Magnetron Sputtering (operando na geometria configuração confocal) foram preparados filmes supercondutores Nb(20-100), heteroestruturas híbridas supercondutoras-ferromagnéticas SC/FM [Nb(20-100)/Cu(5)/Co(40) e Nb(20- 100)/Cu(5)/Py(2)] e as ditas válvulas de spin supercondutoras SC/FM1/FM2 VSS [Nb(20-100)/Cu(5)/Py(2)/Cu(5)/Co(40)], onde os valores entre parênteses estão em nanômetros. O comportamento anisotrópico de TC e o efeito VSS, sob a aplicação do campo magnético foram sistematicamente investigados. Com medidas de magnetorresistência nas configurações de campos magnéticos aplicados (B|| e B⟘), foi possível obter o comportamento experimental de ∆𝑇𝐶 para cada sistema híbrido SC/FM e aplicando o modelo anisotrópico de Ginzburg-Landau, os valores de campo magnéticos dispersos das camadas FM foram calculados na condição de campo magnético nulo, ou seja, os campos dispersos das camadas de Co, Py e Py/Co (no sistema VSS) foram determinados em campo aplicado zero (B = 0 T) como sendo respectivamente (- 8,5 ± 0,1) mT, (31,0 ± 0,3) mT e (38,0 ± 0,4) mT, enquanto uma taxa de variação entre o campo disperso e o campo aplicado (𝑑𝐵𝐹𝑀 / 𝑑𝐵 ) foi de (- 0,22 ± 0,02), (- 0,17 ± 0,02) e (- 0,26 ± 0,02), respectivamente. Com medidas de dependência angular da magnetorresistência, curvas ∆𝑇𝐶(𝜃, 𝐵) para filmes puros de Nb e dos híbridos Nb/FM foram obtidas, e grandes valores de efeito de válvula de spin supercondutora (EVSS) entre 60 e 300 mK foram medidos. Ao invés de usar simplesmente a possibilidade de transição dos pares de Cooper do estado singleto para tripleto, os resultados EVSS foram explicados considerando os campos dispersos efetivos derivados das alterações nos domínios magnéticos das camadas ferromagnéticas causada pelo campo magnético externo. Esses resultados trazem contribuições para esclarecer o efeito de proximidade e o efeito magnetostático; questões que ainda precisam ser bem compreendidas para aplicações tecnológicas de válvulas de spin supercondutoras.
dc.description.resumo𝑒 𝑇&
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15252
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectSistemas híbridos
dc.subjectefeito Válvula de Spin Supercondutora
dc.subjectcampo disperso
dc.subjectdomínios magnéticos
dc.subjectefeito de proximidade
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqFísica
dc.titleO modelo anisotrópico Ginzburg-Landau e a determinação de campos magnéticos dispersos em nanoestruturas híbridas supercondutoras-ferromagnéticas
dc.title.alternativeThe Ginzburg-Landau anisotropic model and the determination of scattered magnetic fields in hybrid superconducting-ferromagnetic nanostructures
dc.typedoctoralThesis
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