Produção de filmes supercondutores de nióbio e de sistemas híbridos crescidos por Magnetron Sputtering DC
Abstract
Atualmente, diversos grupos de pesquisa têm se dedicado à fabricação de filmes supercondutores.
O interesse reside na facilidade de manipulação, no entendimento de conceitos
básicos do fenômeno da supercondutividade e, principalmente, na possibilidade de reduzi-los
a dimensões compatíveis à aplicação como dispositivos. Portanto, há um grande interesse
acadêmico e tecnológico nesta área. O material mais utilizado na construção de dispositivos
supercondutores é o nióbio (Nb) e suas ligas. Apesar do Nb ser conhecido como supercondutor
desde 1930, o interesse em excelentes filmes desse material ainda persiste. Neste trabalho,
utilizamos a técnica de magnetron sputtering DC, com a qual estabelecemos uma rotina
experimental que possibilitou produzir filmes supercondutores de Nb de boa qualidade -
temperatura crítica de 9,1 K e largura de transição de 0,2 K. Para tanto, realizamos um estudo
sistemático de como os valores dos parâmetros experimentais influenciam nas propriedades
estruturais e supercondutoras dos filmes. Em particular, analisamos a evolução do parâmetro
de rede, do tamanho médio dos grãos cristalinos e da temperatura crítica com os valores das
variáveis de deposição e, por conseguinte, comparamos esses valores em um diagrama. Filmes
de Nb exibem avalanches de fluxo magnético quando submetidos a certos valores de campo
e temperatura. Detectamos e visualizamos a ocorrência de avalanches de fluxo magnético
nos filmes de Nb produzidos e, com o intuito de suprimir as penetrações abruptas de fluxo,
acoplamos a filmes de 200 nm de espessura camadas metálicas de alumínio, prata e cobre
de diferentes espessuras, denominados sistemas híbridos - Supercondutor/Metal Normal. Este
estudo foi conduzido por meio de duas técnicas experimentais: magnetometria volumétrica
e imageameto magneto-ótico. Observamos uma supressão parcial das avalanches de fluxo
magnético nos sistemas híbridos.