Heterogeneous Magnetic Superconducting Systems

Erdin, Serkan

doi:10.1007/3-540-27294-1_11

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“…The aforementioned systems are not only important for technological applications, such as devices that can be tuned by weak magnetic fields, but also offer rich physical effects which are not observed in the individual parts. Some of these effects were predicted elsewhere [2][3][4][5][6][7].In the recent decade, magnetic dots growing on top of SC films have been extensively studied both experimentally [8] and theoretically [9,10]. In experimental studies, magnetic dots with in-plane magnetization are fabricated from Co, Ni, Fe, Gd-Co and Sm-Co alloys, whereas, for the dots with magnetization perpendicular to the plane, Co/Pt multilayers are used [11].…”

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“…In the recent decade, magnetic dots growing on top of SC films have been extensively studied both experimentally [8] and theoretically [9,10]. In experimental studies, magnetic dots with in-plane magnetization are fabricated from Co, Ni, Fe, Gd-Co and Sm-Co alloys, whereas, for the dots with magnetization perpendicular to the plane, Co/Pt multilayers are used [11].…”

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London study of vortex states in a superconducting film due to a magnetic dot

Erdin

2005

Phys. Rev. B

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Here we report a study of vortex states in a thin superconducting film with a magnetic dot grown upon it by means of a method based on London-Maxwell equations. Vortices with single quantum flux (Φ0 = hc/2e), giant vortices ( vortices with multiple flux ) as well as antivortices ( vortices with negative vorticity ) are taken into consideration. It turns out that giant vortices occur, when the dot's size is sufficiently smaller ( R ≤ 4.5ξ) than the effective penetration depth Λ. In the case of a dot with sufficiently large size ( R ≥ 6ξ ), the vortices with single quantum flux dominate the vortex states. Their geometrical patterns are predicted up to seven vortices. Our calculations do not show the spontaneous appearance of antivortices. PACS Number(s): 74.25. Dw, 74.25.Ha, 74.25.Qt, Type II superconductors are used in a wide variety of technological applications due to their high critical currents and fields [1]. In these superconductors, vortices appear when the magnetic field exceeds the first critical field H c1 . Under external current or field, vortices move, which causes the superconductor to switch to a resistive state. As a result, the system loses its superconductivity. Because of this, vortex pinning is quite important in applications of type II superconductors. One of the ways to pin vortices is to use the magnetic subsytems with either out-of-plane or in-plane magnetization. These subsystems are capable of trapping both vortices and antivortices, depending on the orientation and strength of their magnetization. The aforementioned systems are not only important for technological applications, such as devices that can be tuned by weak magnetic fields, but also offer rich physical effects which are not observed in the individual parts. Some of these effects were predicted elsewhere [2][3][4][5][6][7].In the recent decade, magnetic dots growing on top of SC films have been extensively studied both experimentally [8] and theoretically [9,10]. In experimental studies, magnetic dots with in-plane magnetization are fabricated from Co, Ni, Fe, Gd-Co and Sm-Co alloys, whereas, for the dots with magnetization perpendicular to the plane, Co/Pt multilayers are used [11]. These studies report commensurability effects on transport properties, which comfirm that the dots create and pin vortices. On theoretical side, several realizations of the aforementioned systems are analyzed through the Landau-Gizburg framework and London theory. In these works, the authors investigated the conditions for vortices to appear and calculated their geometric configurations in equilibrium.Recently, Priour et al. studied the vortex states of a SC film with a magnetic dot array grown upon on it, through Ginzburg-Landau theory, and found several different configurations of vortices in the SC film [12]. Similar study was also done by Peeters et al., but in the presence of a single dot [13,14]. One of the interesting results that is reported by these works is, when the dot's size is on the order of a few coherence lengths ξ, vortices with...

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London study of vortex states in a superconducting film due to a magnetic dot

Erdin

2005

Phys. Rev. B

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“…Finalmente, separar ambas regiones fotomagnética y superconductora a través de una fina película aislante será una buena forma de evitar el efecto proximidad y la difusión de espín causantes de la mutua supresión entre ambos comportamientos. Sin esta barrera aislante, ambos comportamientos podrían ser débiles y suprimirse el uno al otro [325,326].…”

Section: Perspectivas Propuestaunclassified

“…BCS considera que la superconductividad convencional surge a partir de la formación de pares de Cooper, parejas de electrones con espines antiparalelos, por tanto, no pueden dar lugar a estados magnéticamente ordenados [318][319][320]. En un dispositivo híbrido superconductor, a diferencia de los superconductores magnéticos convencionales [321,322], ambos parámetros de orden; magnetización y densidad de electrones superconductores, coexisten entre sí, permitiendo ajustar fácilmente las propiedades de transporte electrónico mediante campos magnéticos relativamente débiles [323][324][325]. La separación espacial entre regiones superconductora y magnética a través de una fina barrera aislante permite evitar el efecto proximidad y la difusión de espín causantes de la mutua supresión entre ambos comportamientos [325,326].…”

Section: Introductionunclassified

Síntesis y caracterización luminiscente y magnética de partículas multifuncionales de YBCO@OT

López-Romero¹

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El contenido de la presente investigación se organiza de la siguiente manera; en el Capítulo 1, se discuten las principales propiedades y características básicas del estado superconductor; resistencia cero, efecto Meissner-Ochsenfeld, superconductores tipo II, etcétera, así como también el fenómeno de la superconductividad reentrante, característica física básica asociada principalmente a la coexistencia entre superconductividad y ordenamiento magnético en superconductores magnéticos convencionales. Por otro lado, el capítulo también dedica especial importancia a las propiedades magnéticas y luminiscentes asociadas a los iones lantánidos, En el Capítulo 2 se presenta la síntesis y caracterización magnética y estructural de los núcleos superconductores de YBCO; partículas microestructuradas obtenidas por molienda mecánica y caracterizadas en función del tamaño de partícula y cristal. El capítulo reporta el tamaño óptimo de partícula para la fabricación de las heteroestructuras YBCO@OT, así como también un estudio sistemático de los efectos magnéticos promovidos por la reducción del tamaño de partícula y cristal en partículas de YBCO, novedoso estudio magnético que proporciona información muy valiosa acerca del rol que desempeña la microestructura en las propiedades magnéticas de superconductores mesoscópicos, aspecto importante ya que aborda el problema fundamental de la coexistencia entre superconductividad volumétrica y ferromagnetismo superficial en nanopartículas de materiales que en principio no son magnéticos. Por otro lado, la síntesis y caracterización magnética, estructural y fotoluminiscente de monocristales de oxalato de terbio heptahidratados se presenta en el Capítulo 3, novedoso fosforo magnético utilizado como coraza en la elaboración de los compósitos YBCO@OT. El capítulo reporta las condiciones de crecimiento de los cristales, además, informa sobre una novedosa modificación al procedimiento de síntesis que permitió el crecimiento de monocristales de oxalato de europio heptahidratados, compuesto clave en la determinación del estado triplete del ligando oxalato. El informe detalla las propiedades PL en monocristales, y aunque diversos estudios en el campo establecen que la emisión se debe a la alta concentración de iones activos Tb3+ que favorece la relajación cruzada promoviendo el decaimiento radiativo, poco se sabe acerca de la influencia del ligando oxalato como agente sensitizador de la emisión, razón por la cual este estudio aporta datos muy importantes acerca de una emisión sensibilizada por efecto antena, lo que ayuda en la comprensión de los mecanismos de migración energética implicados en sistemas con altas concentraciones de iones activos. Asimismo, el estudio también presenta un reporte de la estructura cristalina y molecular del compuesto, exhaustivo análisis realizado por Difracción de Rayos X (DRX) y complementado mediante estudios de Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y Termogravimetría. Las propiedades magnéticas en función de la temperatura y campo magnético aplicado, al igual que el ajuste de los datos experimentales mediante el modelo de Curie-Weiss, son reportados en este capítulo, permitiendo evaluar la temperatura de Néel y el momento magnético efectivo asociados a la transición antiferromagnética, características esenciales que permitieron definir la temperatura crítica de reentrada entre estado normal y superconductor en heteroestructuras YBCO@OT. La síntesis y caracterización morfológica, estructural, magnética y fotoluminiscente de heteroestructuras YBCO@OT se presenta en el Capítulo 4. Variando la proporción en peso entre núcleo superconductor y coraza antiferromagnética el estudio evalúa un posible complemento entre propiedades magnéticas, superconductoras y fotoluminiscentes a fin de investigar nuevas características en los compósitos. Finalmente, en el Capítulo 5 se discuten los principales hallazgos y las conclusiones generales del trabajo. Se incluye una descripción de las aportaciones y se proporcionan perspectivas futuras basadas en estos resultados, las cuales podrían derivar en una serie de estudios complementarios que ayudarían a ampliar este tópico tan valioso en el diseño y control de las propiedades de transporte electrónico en sistemas superconductores. Como información adicional que complementa este trabajo., es importante mencionar que el informe incluye cuatro apéndices que detallan cierta información extracurricular asociada a la investigación.

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Heterogeneous Magnetic Superconducting Systems

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London study of vortex states in a superconducting film due to a magnetic dot

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Síntesis y caracterización luminiscente y magnética de partículas multifuncionales de YBCO@OT

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