29 research outputs found
Morphology control of the magnetization reversal mechanism in Co80Ni20 nanomagnets
Nanowires with very different size, shape, morphology and crystal symmetry
can give rise to a wide ensemble of magnetic behaviors whose optimization
determines their applications in nanomagnets. We present here an experimental
work on the shape and morphological dependence of the magnetization reversal
mechanism in weakly interacting Co80Ni20 hexagonal-close-packed nanowires.
Non-agglomerated nanowires (with length L and diameter d) with a controlled
shape going from quasi perfect cylinders to diabolos, have been studied inside
their polyol solution in order to avoid any oxidation process. The coercive
field HC was found to follow a standard behavior and to be optimized for an
aspect ratio L/d > 15. Interestingly, an unexpected behavior was observed as
function of the head morphology leading to the strange situation where a
diabolo shaped nanowire is a better nanomagnet than a cylinder. This
paradoxical behavior can be ascribed to the growth-competition between the
aspect ratio L/d and the head morphology ratio d/D (D being the head width).
Our experimental results clearly show the importance of the independent
parameter (t = head thickness) that needs to be considered in addition to the
shape aspect ratio (L/d) in order to fully describe the nanomagnets magnetic
behavior. Micromagnetic simulations well support the experimental results and
bring important insights for future optimization of the nanomagnets morphologyComment: 7 pages, 5 figure
Effet Josephson et fluctuations dans les supraconducteurs aĢ haute tempeĢrature critique
Ce rapport rassemble un certain nombres dāexpeĢriences poursuivies depuis fin 1995 autour des supraconducteurs aĢ haute tempeĢrature critique (SHTC). Nous avons essentiellement eĢtudieĢ lāeffet Josephson (intrinseĢque ou bien ex- trinseĢque), lāinjection dāun courant polariseĢ en spin dans un supraconducteur par diffeĢrentes techniques et le reĢgime de fluctuations des SHTC aĢ la transi- tion en tempeĢrature ou bien en champ magneĢtique.Nous nous sommes tout dāabord inteĢresseĢs aĢ lāeffet Josephson intrinseĢque dans des monocristaux de Bi2Sr2CaCu2O8+d sur lesquels nous avons reĢaliseĢ des mesas. Ce pheĢnomeĢne, tout-aĢ-fait remarquable, inteĢressait beaucoup la communauteĢ des SHTC tant du point de vue des possibiliteĢs quāil ouvrait en termes dāapplications (oscillateurs, deĢtecteurs aĢ effet Josephson) que du point de vue de la physique fondamentale. Nous avons mis en eĢvidence la preĢsence aĢ champ nul de vortex Josephson dus au courant de mesure qui ont pour effet de diminuer le courant critique dāun mesa et de produire du "flux-flow" (chapitre 1).Si ces mesures preĢsentent un certain inteĢreĢt pour lāeĢtude de jonctions Jo- sephson coupleĢes, en revanche elles se sont reĢveĢleĢes moins inteĢressantes pour lāeĢtude du diagramme de phase des SHTC et en particulier du pseudogap. En effet, lorsque lāon fait varier le dopage, on modifie non seulement le nombre de porteurs de charge dans les plans Cu-O mais eĢgalement la conductance des "barrieĢres Josephson" que sont les blocs reĢservoirs. On modifie donc non seulement lāobjet de lāeĢtude mais lāinstrument eĢgalement.Nous avons ensuite eĢtudieĢ des super-reĢseaux supraconducteur /isolant du type (Y Ba2Cu3O7āĪ“ )n /( P rBa2Cu3āxGaxO7 )m, travail que nous ne preĢsentons pas ici pour ne pas alourdir le manuscrit. Dans ces super-reĢseaux, nous avons mis en eĢvidence un sous-dopage des couches supraconductrices qui varie avec les eĢpaisseurs de PrBa2Cu3āxGaxO7. Des effets qui avaient eĢteĢ attribueĢs aĢ un cross-over 3D/2D en fonction des eĢpaisseurs relatives des couches ont eĢteĢ deĢmontreĢs se trouver dus aĢ un effet de diffusion dāoxygeĢne de Y Ba2Cu3O7āĪ“ vers P rBa2Cu3āxGaxO7 [72].Nous nous sommes ensuite tourneĢs vers le probleĢme de lāinjection de spin dans les supraconducteurs aĢ haute tempeĢrature critique. Des eĢquipes avaient annonceĢ avoir reĢaliseĢ la reĢduction dāun courant critique par lāinjec- tion dāun courant polariseĢ en spin. Dans le contexte de lāeĢmergence de la spintronique, cette expeĢrience ouvrait la perspective alleĢchante dāun dispo- sitif aĢ trois bornes. Nous avons montreĢ quāavec les geĢomeĢtries deĢcrites dans la litteĢrature, il eĢtait impossible dāobserver un tel effet aĢ moins de dispo- ser de longueur de relaxation de spin millimeĢtriques dans les SHTC, alors que la meilleure estimation donnait 0.1Ī¼m [93]. Nous avons reproduit lāexpeĢ- rience dans une geĢomeĢtrie mieux controĢleĢe et montreĢ que les effets observeĢs ne pouvaient quāeĢtre des effets thermiques[30]. Voir chapitre 2.Nous avons alors chercheĢ aĢ revenir aĢ un systeĢme modeĢle et nous avons tout dāabord mesureĢ par spectroscopie tunnel la densiteĢ dāeĢtat dāun supra- conducteur conventionnel (Nb) soumis aĢ lāinjection dāun courant polariseĢ en spin. Nous avons observeĢ des effets hors-eĢquilibre de quasiparticules chaudes lorsque lāeĢlectrode dāinjection eĢtait ferromagneĢtique et des effets beaucoup plus faibles lorsque lāeĢlectrode eĢtait non magneĢtique. Nous avons conclu aĢ un effet de "spin bottleneck", cāest-aĢ-dire de blocage de la recombinaison par la polarisation en spin. Nous avons montreĢ que cet effet nāest observable quāen raison de la seĢparation spin-charge, inheĢrente aux quasiparticules de Bogoliubov [74]. Voir chapitre 3.Deux longs chapitres (4 et 5) sont ensuite consacreĢs aĢ la description de diverses expeĢriences de mesure de la paraconductiviteĢ dans les SHTC. En effet, dans le reĢgime sous-dopeĢ des cuprates supraconducteurs, un gap dans le spectre des excitations de lāeĢtat normal sāouvre aĢ haute tempeĢrature, bien au-dessus de la tempeĢrature critique. Diverses theĢories sont proposeĢes pour rendre compte de ce pheĢnomeĢne, dont certaines supposent que les paires de Cooper sont en reĢaliteĢ "preĢformeĢes" aĢ plus haute tempeĢrature et nāacquieĢrent de coheĢrence aĢ longue porteĢe quāaĢ TC . La forme que reveĢtent alors les fluctuations thermodynamiques au-dessus de TC est cruciale pour distinguer entre fluctuations de phase et fluctuations de lāamplitude du parameĢtre dāordre.Nous avons reĢaliseĢ des expeĢriences dans des films minces dāY Ba2Cu3O7āĪ“ proches du dopage optimal, ainsi que dans des films de La2āxSrxCuO4 treĢs sous dopeĢs (x=0.09). Pour ces derniers, nous avons utiliseĢ un champ magneĢ- tique intense pulseĢ pour deĢtruire la supraconductiviteĢ et connaiĢtre la reĢsisti- viteĢ de lāeĢtat normal, en collaboration avec J. Vanacken et V.V. Moshchalkov aĢ lāUniversiteĢ Catholique de Leuven. Dans tous les cas, nous avons observeĢ des fluctuations gaussiennes de lāamplitude du parameĢtre dāordre. Et par ailleurs nous avons mis en eĢvidence une loi de puissance en T pour ces fluc- tuations aĢ haute tempeĢrature, que nous avons montreĢe eĢtre eĢquivalente aĢ une coupure en eĢnergie dans le spectre des fluctuations [73] [76].En collaboration avec M. Grilli et S. Caprara de lāuniversiteĢ de La Sapienza aĢ Rome, nous avons eĢtudieĢ les conditions dāuniversaliteĢ des fluctua- tions supraconductrices gaussiennes aĢ deux dimensions (chapitre 4).Nous avons enfin eĢtudieĢ, toujours en collaboration avec lāuniversiteĢ de Leuven, la transition supraconducteur/isolant sous champ magneĢtique intense et montreĢ que lāon ne peut exclure pour cette transition lāexistence dāun point critique quantique, ce qui est preĢsenteĢ au chapitre 6.En collaboration avec T.K Ng (UniversiteĢ de Hong-Kong) et C.M. Varma (UC Riverside, USA), nous avons montreĢ que des supraconducteurs qui brisent simultaneĢment la symeĢtrie par renversement du temps et la symeĢtrie centrale sont le sieĢge dāun effet Josephson "extraordinaire" dont le courant critique os- cille mais ne deĢcroiĢt pas avec le champ, ce qui est exposeĢ au chapitre 7. Cette expeĢrience permet donc dāeĢtablir un couplage mixte singulet/triplet dans cer- tains mateĢriaux. (En effet lāabsence de centre de symeĢtrie rend caduque la distinction entre couplage singulet et triplet.) Ceci trouve des applications pour le composeĢ aĢ fermions lourds non-centrosymeĢtrique CePt3Si mais aussi fort probablement pour la phase sous-dopeĢe des cuprates supraconducteurs [75]
Spin-bottleneck due to spin-charge separation in a superconductor
International audienceAn experimental device was designed to measure the effect of the injection of spin-polarized carriers on the superconductive gap and density of states (DOS). Quasiparticles were injected from a ferromagnet (Ni0.8Fe0.2) through a tunnel junction into a conventional superconductor (Nb), while charge neutrality was maintained by a supercurrent. The DOS of the superconductor was measured through a second tunnel junction with a normal paramagnetic metal. No significant decrease of the superconductive gap was observed while a noticeable heating of the quasiparticles of the superconductor was measured. A similar experiment performed with current injected from a paramagnet (Al or Ag) showed no heating of quasiparticles. These observations are consistent with spin-charge separation of Bogoliubov quasiparticles and spin-bottleneck due to the enhanced recombination time of pure spin excitations
Effect of anomalous diffusion of fluctuating Cooper pairs on the density of states of superconducting NbN thin films
Recent scanning tunneling microscopy experiments in NbN thin disordered superconducting films found an emergent inhomogeneity at the scale of tens of nanometers. This inhomogeneity is mirrored by an apparent dimensional crossover in the paraconductivity measured in transport above the superconducting critical temperature T-c. This behavior was interpreted in terms of an anomalous diffusion of fluctuating Cooper pairs that display a quasiconfinement (i.e., a slowing down of their diffusive dynamics) on length scales shorter than the inhomogeneity identified by tunneling experiments. Here, we assume this anomalous diffusive behavior of fluctuating Cooper pairs and calculate the effect of these fluctuations on the electron density of states above T-c. We find that the density of states is substantially suppressed up to temperatures well above T-c. This behavior, which is closely reminiscent of a pseudogap, only arises from the anomalous diffusion of fluctuating Cooper pairs in the absence of stable preformed pairs, setting the stage for an intermediate behavior between the two common paradigms in the superconducting-insulator transition, namely, the localization of Cooper pairs (the so-called bosonic scenario) and the breaking of Cooper pairs into unpaired electrons due to strong disorder (the so-called fermionic scenario)
Paraconductivity of underdoped La2-xSrxCuO4 thin-film superconductors using high magnetic fields
International audienceThe contribution of superconducting fluctuations to the conductivity, or paraconductivity, is studied in the underdoped regime of La2-xSrxCuO4 cuprates. A perpendicular magnetic field up to 50T is applied to suppress the superconductivity and obtain the normal state resistivity, which is then used to calculate the paraconductivity. Surprisingly enough, it is consistent with a two-dimensional Aslamazov-Larkin regime of Gaussian fluctuations close to the critical temperature. At higher temperature, the paraconductivity exhibits a power-law decrease in temperature (as T-Ī± ), as was previously shown for underdoped YBa2Cu3O7-Ī“ and Bi2Sr2CaCu2O8+Ī“ samples. Our observations are not consistent with the existence of Kosterlitz-Thouless fluctuations. This tends to indicate that the superconducting pair amplitude is not already defined above TC in the pseudogap state