Nanoestructuras de óxidos para espintrónica superconductora

Resumen

En esta tesis hemos explorado el efecto de proximidad superconductor en estructuras de ferromagnéticos/superconductores que combinan cupratos de óxido complejos (YBCO) y manganitas (LSMO). La tesis a su vez ha sido dividida en 5 capítulos: - Capítulo 1: Introducción. Descripción y análisis de los fundamentos teóricos y los experimentos previos sobre la materia. Los dos efectos principales que se miden en esta tesis, el efecto Josephson y la resonancia ferromagnética, se describen en profundidad. Además, se justifica la elección de los materiales ferromagnéticos y superconductores. - Capítulo 2: Técnicas experimentales. Técnicas utilizadas tanto para el crecimiento como para las medidas de las muestras en esta tesis. Es de especial importancia la descripción de los dos sistemas de resonancia ferromagnética que se han establecido desde cero en esta tesis, tanto en el CNRS-Thales como en la Universidad Complutense de Madrid. - Capítulo 3: Efecto de proximidad en uniones Josephson medio-metal/superconductor. Este es el más importante de los resultados de esta tesis, y en este capítulo se explica la fabricación de dispositivos superconductores/ferromagnéticos (S/F) y se analizan sus medidas. Se describe el resultado más importante, a saber, el hallazgo de un efecto superconductor de proximidad de largo alcance en una unión Josephson medio metálica a alta temperatura ( > 50 K). - Capítulo 4: El efecto de proximidad en las estructuras S/F se estudia mediante resonancia ferromagnética. Después de medir el efecto de proximidad mediante la caracterización habitual de magnetotransporte, se realizaron experimentos de resonancia ferromagnética. Se ha encontrado un aumento del damping por debajo de la transición superconductora en las estructuras de ferromagneticos/superconductores, confirmando y apoyando la presencia de tripletes de Cooper en nuestros sistemas. - Capítulo 5: Conclusiones. Se resumen las principales conclusiones de esta tesis y se describe la importancia de los logros alcanzados. El capítulo termina con una serie de observaciones de las perspectivas de futuro. En esta tesis hemos logrado fabricar microestructuras planares de YBCO/LSMO/YBCO donde los bancos superconductores de YBCO están separados por distancias de micras por un ferromagnético medio metálico LSMO utilizando patrones de alúmina amorfa definidas por litografía de haz de electrones. Hemos encontrado pruebas convincentes de un efecto de proximidad superconductor de muy largo alcance en el LSMO medio metálico inducidos por los bancos superconductores de YBCO. El acoplamiento de Josephson se ha demostrado sin ambigüedades en las uniones planares que, además de grandes corrientes críticas y, de manera bastante notable, muestran los rasgos distintivos de la física de Josephson: i) oscilaciones de corrientes críticas impulsadas por la cuantificación del flujo magnético; y ii) efectos de fase cuántica bajo excitación de microondas (pasos de Shapiro). Estos últimos, no reportados en el contexto de la superconductividad inducida de los tripletes, muestran aquí una duplicación anómala de la frecuencia de Josephson predicha por varias teorías. Los patrones de oscilación de largo período de Fraunhofer en la resistencia frente a los barridos de campo magnético han proporcionado fuertes indicios de un efecto Josephson triplete completamente nuevo impulsado por la rotación de la magnetización en una pared de dominio de tipo Bloch en el LSMO. Propuesto teóricamente, esta es, hasta donde sabemos, la primera evidencia experimental de tal efecto. Además, hemos probado que FMR es una herramienta poderosa para medir el efecto de proximidad en sistemas superconductores/ferromagnéticos. El hecho de que no hay necesidad de muestras de nanoestructuradas, ni de procesos complejos aparte del crecimiento de la muestra, hacen de FMR una técnica relativamente rápida para estudiar la interacción de proximidad en las interfaces.