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Tesis > TEMA

Física [ 418 tesis ]

Superconductores [ 4 tesis ]

Ferrari, Hernán Javier. "Dinámica de flujo magnético a tiempos cortos en superconductores de alta temperatura crítica" (2000) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Valenzuela, Sergio O.. "Dinámica oscilatoria de la red de vórtices en superconductores de alta temperatura crítica" (2001) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los vórtices en los superconductores de alta temperatura crítica constituyen un sistema modelo para el estudio de transiciones de fase dinámicas y termodinámicas. La combinación de las interacciones vórtice-vórtice y el anclaje por defectos en la matriz superconductora determina la respuesta electromagnética de los superconductores tipo-II y, a su vez, provee un sistema ideal para estudiar el efecto del desorden en un medio elástico. Mientras que las interacciones entre vórtices tienden a ordenar la estructura de vórtices y los defectos a desordenarla, su efecto combinado da lugar a una variedad de comportamientos colectivos y dinámicos notablemente rico. En esta Tesis, estudiamos la respuesta dinámica en estos sistemas de vórtices principalmente en respuesta a la aplicación de fuerzas oscilatorias por debajo de la transición de solidificación. La motivación de este trabajo surge por la observación de nuevos fenómenos que incluyen una dependencia en la historia de la muestra y efectos de memoria en la respuesta de los superconductores tipo-II y por la necesidad de lograr un control completo del comportamiento de los vórtices ante fuerzas externas, lo que es requerido para posibles aplicaciones. El objetivo de esta Tesis es presentar una descripción de la respuesta de los vórtices tanto desde un punto de vista experimental como numérico. Midiendo susceptibilidad ac en cristales de YBa2Cu3O7 con maclas, mostramos que el sistema de vórtices puede ser atrapado en estados metaestables con diferente grado de orden que aparecen en respuesta a diferentes historias termomagnéticas del sistema. Demostramos que la presión ejercida por el campo ac oscilante ordena el sistema de vórtices en la zona de penetración, incrementando localmente su movilidad. La estabilidad de los estados ordenados y desordenados junto con el perfil espacial de la movilidad de los vórtices generan la aparición de efectos de memoria. Mostramos también que cuando los vórtices son “agitados” por un campo temporalmente simétrico (ej., sinusoidal) se organizan en una estructura ordenada y fácil de mover pero que, por el contrario, cuando el campo ac es temporalmente asimétrico (ej., diente de sierra), la estructura final es más desordenada y anclada. Esto es característico de un movimiento plástico de la red de vórtices y sugiere que el ordenamiento debido a campos simétricos es esencialmente distinto a un proceso de equilibración o a una cristalización dinámica por la aplicación de corrientes altas. Proponemos un modelo fenomenológico para la respuesta ac basada en observaciones experimentales y obtenemos los perfiles de campo y corriente en forma analítica y numérica para distintas geometrías. La hipótesis principal del modelo es un anclaje efectivo inhomogéneo en la muestra lo cual se infiere de la movilidad variable de los vórtices. Completamos nuestra descripción realizando simulaciones de dinámica molecular sobreamortiguada con el objetivo de hallar una conexión entre la respuesta macroscópica y el comportamiento microscópico o, entre la movilidad y el grado de orden de la red de vórtices. Modelamos el sistema de vórtices como un conjunto de partículas interactuantes en un medio desordenado con una gran densidad de centros de anclaje distribuidos al azar y estudiamos la concentración de defectos y la movilidad de la red de vórtices en repuesta a distintas fuerzas externas. Complementamos estos resultados con estudios de transporte y susceptibilidad ac en muestras que presentan un efecto pico en la densidad de corriente crítica. Mostramos que el desorden generado en la zona del pico puede ser inhibido en forma parcial forzando un movimiento oscilatorio de los vórtices aún cuando la red es blanda y su movimiento plástico. La red de vórtices puede ser ordenada en forma adicional por debajo de un temperatura definida en donde las interacciones entre vórtices parecen vencer a las tensiones generadas por el anclaje y ocurre un cambio a un régimen elástico. La Tesis concluye con dos proyectos relacionados menores que son incluidos como Apéndices. En primer lugar, extendemos el algoritmo con el que obtuvimos los perfiles de campo y corriente en muestras con anclaje inhomogéneo para poder incluir corrientes de transporte. En segundo lugar, describimos una técnica ac que desarrollamos para medir la magnetización remanente en la muestra y presentamos resultados que muestran efectos de historia.

Abstract:
Vortices in high temperature superconductors comprise a model system for the study of thermodynamic and dynamic phase transitions. The interplay of vortex-vortex interactions and pinning by defects in the superconducting matrix both determines the electromagnetic response of type-II superconductors and provides an ideal system to study the effect of quenched disorder on elastic media. While vortex-vortex interactions tend to order the vortex structure and defects tend to disorder it, their combined effect leads to a remarkably rich variety of collective and dynamical behaviour. We study the dynamic response in such vortex systems focusing mainly on oscillatory driving forces below the first order melting transition. We are motivated by the observation of new puzzling phenomena that include history dependence and memory effects in the response of type-II superconductors in the vicinity of order-disorder transitions and by possible applications which require the complete control of the vortex behaviour under external applied currents. The goal of this Thesis is to provide both an experimental and theoretical description of the vortex response. By measuring ac susceptibility in twinned YBa2Cu3O7 single crystals, we show that the vortex system can be trapped in different metastable states with variable degree of order arising in response to different system histories. We demonstrate that the pressure exerted by the oscillating ac field assists the vortex system in ordering, locally increasing the mobility of the vortices in the penetrated outer zone of the sample. The robustness of the ordered and disordered states together with the spatial profile of the vortex mobility lead to the appearance of strong memory effects. We also show that when vortices are “shaken” by a temporarily symmetric ac field they are driven into an easy-to-move, ordered structure but, on the contrary, when the ac field is temporarily asymmetric, they are driven into a more pinned disordered state. This is characteristic of tearing of the vortex lattice and it suggests that ordering due to symmetric ac fields is essentially different from an equilibration process or a dynamical crystallization that is expected to occur at high driving currents. The experiments also provide evidence that vortex movement in an oscillating magnetic field is partially reversible as order can be recovered by a temporal inversion of the asymmetric ac field. We then propose a phenomenological model for the ac response based on experimental observations and obtain the magnetic field and current profiles in the sample both analytically and numerically. The main hypothesis of the model is an inhomogeneous effective pinning in the sample that is inferred from the variable mobility of the vortices. The connection between the macroscopic response of the superconductor and the microscopic behaviour of vortices or, between the mobility and the degree of order of the vortex lattice, is fulfilled by overdamped molecular dynamics simulations. We model the vortex system as a set of interacting particles in a disordered environment with a high density of randomly situated pinning centres and study the concentration of defects and mobility of the vortex lattice as a function of different driving forces. We complement these results with transport and ac susceptibility studies in samples that present a peak effect in the critical current density. We show that disorder generated at the peak effect can be partially inhibited by forcing an oscillatory movement of vortices even while the lattice is soft and its movement is plastic. The flowing phase can be additionally ordered below a well defined temperature where elastic interactions between vortices overcome pinning-generated stress and a plastic to elastic crossover seems to occur. Two related and smaller projects, that are included as Appendices, conclude the Thesis. Firstly, we extend the numeric algorithm that provides the current and field profiles in samples with inhomogeneous pinning to include transport currents. Secondly, we describe an ac technique that we developed to measure the remanent magnetization in the sample and we present some results on history effects.

Rodríguez, Maricel Gabriela. "Efectos de la presión en las propiedades eléctricas, magnéticas y superconductoras de la familia FeTe1-xSe x y derivados" (2015-03-26) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Recientemente , se ha encontrado que, al dopar un óxido nitrogenoide de hierro (“iron pnictide”) de fórmula ReFeAsO (Re: tierras raras) tanto con huecos como con electrones, reemplazando parcialmente el oxígeno o la tierra rara, este presenta un estado superconductor con altas temperaturas . De esta manera, estos compuestos conforman una nueva clase de superconductores de alta temperatura crítica (Tc). Estudios adicionales mostraron la existencia de otras familias de nitrogenoides de hierro superconductores, como AeFe2As2 (Ae: Ca, Sr, Ba) y AFeAs (A: Li, Na) y de una nueva familia llamada calcogenuros de hierro (“iron chalcogenide”), dadas por el compuesto FeSe/Te, cuya familia más conocida es FeTe1-xSex . Estos compuestos tienen la estructura más sencilla entre los superconductores basados en hierro, debido a que están conformados sólo por capas de Fe y Se/Te. En cuanto al mecanismo de la superconductividad en los ya conocidos cupratos superconductores de alta temperatura crítica (SATC), existen muchas nuevas teorías pero ningún consenso al respecto, por lo que los nuevos SATC de arseniuro o calcogenuro de hierro podrían acercar nuevos enfoques que ayuden a entender aspectos adicionales de la superconductividad en los cupratos, o bien a develar un nuevo tipo de superconductividad. Es en esta línea de pensamiento que esta Tesis doctoral se enfocó, buscando introducir deformaciones estructurales en calcogenuros superconductores con el fin de modificar la aparición del estado superconductor como las propiedades del estado normal, y discriminar así cuáles son los parámetros relevantes que debieran ser tenidos en cuenta para la formulación de una teoría sobre el estado superconductor en estos materiales. Esto se llevó a cabo mediante dos estrategias: * En la primera se modificó el dopaje “x” en la familia FeTe1-xSex (FTSe), con 0≤x≤1 y adicionalmente se incorporaron otros elementos químicos que deforman la estructura, utilizando el azufre (S) que tiene un radio iónico mucho menor que el teluro (Te) y el selenio (Se). De esta forma, se sintetizaron muestras cerámicas y en algunos casos monocristalinas de la familia FTSe así como de una nueva familia de superconductores FeTe1-x-ySexSy (FTSeS). Posteriormente, se realizaron las caracterizaciones estructurales mediante el uso de diferentes técnicas (EDX, SEM y difracción de Rayos X) y se estudiaron las propiedades eléctricas, magnéticas y superconductoras de ambas familias, buscando establecer correlaciones entre las mismas. En particular, en el caso de la familia FTSeS, se realizó el estudio de la influencia del desorden estructural producido al incorporar en el sitio del calcógeno átomos con distintos radios iónicos, pero sin modificar el nivel de dopaje del material. Se observó que el desorden tenía una clara influencia en las propiedades del transporte eléctrico y en el estado superconductor. * La segunda estrategia consistió en producir modificaciones estructurales sin introducir cambios químicos, mediante la aplicación de presiones externas. Para ello, en el caso específico de la familia FTSe, se enfocó el estudio de la resistividad en un rango de temperaturas de 4 K a 300 K y bajo presiones de hasta 15 GPa, analizando particularmente el comportamiento de la Tc con la presión externa aplicada. Se observó que en las muestras que componen este sistema, la Tc alcanza un máximo en una cierta presión y luego se deprime. Sorprendentemente, para una de las muestras se logró medir la reemergencia de la fase superconductora. Estos resultados se interpretaron gracias a un modelo fenomenológico que permitió relacionar la Tc con las propiedades estructurales de las muestras. El modelo permite predecir la evolución de ciertos parámetros estructurales (como el ángulo entre ligaduras y la distancia al anión) cuando se aplican altas presiones, y correlacionarlos con las propiedades superconductoras, a partir de un nuevo parámetro de control, dependiente de la regularidad de los octaedros Fe-calcógeno que conforman la estructura, y cuyo origen microscópico está aún en discusión. Para ahondar en el estudio del diagrama de fases de la familia FTSe, se analizaron las propiedades de transporte en todo el rango de temperatura al variar la presión aplicada, poniéndose en evidencia la aparición de regiones del tipo líquido de Fermi y no-líquido de Fermi asociadas a la evolución de las interacciones electrónicas en un entorno de fluctuaciones magnéticas. Para el rango de presiones donde se obtiene la Tc máxima, se observaron evidencias de la proximidad de un punto crítico cuántico. Adicionalmente, se extendió el estudio del transporte eléctrico bajo presión al calcogenuro superconductor GaTa4Se8 (GTS). Este compuesto es uno de los ejemplos más sencillos de aislante de Mott, cuyas fuertes correlaciones electrónicas determinan su baja conductividad. En particular el estudio se centró en develar las características de la transición metal-aislante del GTS, que puede inducirse bajo presión. Estudios teóricos de los años ‘90 habían predicho que esta transición, para un aislante de Mott, debía ser de primer orden, pero hasta la fecha no se había podido encontrar un sistema que la mostrara claramente. De esta forma, se estudió la dependencia de la resistividad con la temperatura bajo presión, observando la fase aislante/metálica para presiones por debajo/arriba de una cierta presión crítica (3.5 GPa), determinándose, por primera vez, su condición de transición de primer orden, manifestada por una histéresis en la resistencia en un cierto rango de temperatura y presión. Finalmente, en cuanto a desarrollos experimentales, con el fin de poder realizar estudios de propiedades magnéticas bajo presión en un rango de 2 K a 300 K, aplicando campos magnéticos de hasta 7 T, se diseñó y construyó una celda de presión hidrostática que fuera compatible con el entorno experimental que provee un magnetómetro de tipo SQUID. En forma preliminar, se lograron medir las transiciones superconductoras de algunos materiales (Pb, Nb0.4Zr0.6, Hg1223) con señales magnéticas bajas, del orden de los 10-5 emu, y cuya evolución con la presión indicó la obtención de presiones del orden de 2 GPa.

Abstract:
Recently , a new type of superconductor was discovered in the iron pnictides system, ReFeAsO (Re: rare earth), when it’s dopped by chemical substitution on the Re or in the O site . These compounds are a new class of superconductors with high critical temperature (Tc). Other studies showed the existence of more superconducting families of iron pnictides, like AeFe2As2 (Ae: Ca, Sr, Ba), AFeAs (A: Li, Na) and a related family of superconductors, the iron chalcogenides, which FeSe and FeTe1-xSex , are the most representatives compounds. This system has the simplest structure among the Fe-based superconductors because they are formed just with two layers of Fe and Se/Te. There are many theories about the mechanism of superconductivity in cuprates with high critical temperature (Tc) but no consensus between them. Thus, this new type of superconductors with high Tc, the iron arsenide or iron chalcogenides, could bring new approaches to help understand additional aspects of superconductivity in cuprates or unveil a new type of superconductivity. In this PhD Thesis, we focus in this train of thought, introducing structural deformations in chalcogenide superconductors in order to modify the appearance of the superconducting state and also the normal state properties. Therefore, the idea is to identify the parameters that are relevant for a new theory formulation about superconductivity in these materials. To achieve this objective we use two strategies: * In the first one, we modify “x” doping in the family compound of FeTe1-xSex (FTSe), with 0≤x≤1, and additionally, we incorporate others chemical elements, which deform the structure. We use sulfur (S), which ionic radius is much smaller than in the case of tellurium (Te) and selenium (Se). Hence, we synthesize ceramics samples and, in some cases, single crystals of the FTSe family, as well as a new family of superconductors FeTe1-x-ySexSy (FTSeS). Subsequently, we characterize their structural parameters by using different techniques (EDX, SEM, x-ray diffraction) and we study electrical, magnetic and superconducting properties in both families, aiming to find correlations between them. In particular, in the case of FTSeS, we study the influence of structural disorder, produced by the incorporation of different ionic radius in the chalcogenide site, but without modification of the doping level of the material. We observed that disorder had a marked influence in the electrical transport properties and on superconductor state. * The second strategy consisted in producing structural modifications without introducing chemical changes, by applying external pressures. For this objective, we studied resistivity in a range of temperatures of 4 K to 300 K and under pressures up to 15 GPa for the family FTSe. In particular, we analyzed the Tc behavior by applying high pressure. We observed that Tc reached a maximum for a certain pressure and then, it decreases with increasing pressure. Surprisingly, for a particular composition, we measured reemergence of a superconducting phase. We interpreted these results with a phenomenological model, which links Tc with structural parameters. The model can predict structural changes in certain parameters (such as the angle between bonds and anion height) when high pressures are applied and it correlates with superconducting properties, using a new control parameter, which depends on the regularity of Fe-chalcogen octahedra that form the structure and whose microscopic origin is still under discussion. To deepen in phase diagram studies of the FTSe family, we investigated the transport properties in the whole range of temperature by varying the pressure. This study evidenced the appearance of regions, like Fermi liquid and non-Fermi Fermi liquid, associated with the evolution of electronic interactions in an environment of magnetic fluctuations. In the pressure range where Tc reaches its maximum value, we observed evidences of the proximity of a quantum critical point. In addition, we extended the transport studies under pressure to the chalcogen superconductor GaTa4Se8 (GTS). This compound is one of the simplest examples of Mott insulator, where its strong electrons correlation determines its low conductivity. In particular, we focus the research to reveal the characteristics of the metal-insulator transition GTS, which can be induced under pressure. Theoretical studies in the 90’s had predicted that this transition, for a Mott insulator, should be of first order, but to date no experimental evidences were observed. Thus, we examined the dependence of resistivity with temperature under pressure, by observing insulator / metal phases for pressures below / above a certain critical pressure (3.5 GPa). This allowed us to determine, for the first time, its transition status of first order, manifested by an hysteresis in the resistance in a certain range of temperature and pressure. Finally, in relation to experimental development and in order to perform studies of magnetic properties under pressure in a range of 2 K to 300 K by applying magnetic fields up to 7 T, we designed and constructed an hydrostatic pressure cell which is compatible with the experimental setting of a magnetometer type SQUID. Preliminarily, we achieved to measure the superconducting transitions of some materials (Pb, Nb0.4Zr0.6, Hg1223) with a low magnetic signals, of the order of 10-5 emu, and whose evolution with pressures, seems to indicate that we produce pressures of about 2 GPa.

Chiliotte, Claudio Ezequiel. "Anclaje artificial e intrínseco en películas superconductoras nanoestructuradas" (2015-06-11) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El uso de superconductores en aplicaciones tecnológicas depende del control de algunos parámetros como la corriente crítica, la magnetización y la susceptibilidad magnética. Todos estos parámetros están fuertemente ligados a las fuerzas de anclaje que el material ejerza sobre los vórtices superconductores. Adicionalmente, los vórtices en materiales superconductores sometidos a potenciales de anclaje constituyen un sistema complejo análogo a otros de distintos orígenes como las ondas de densidad de carga, ondas de spin, coloides y capas atómicas adsorbidas en sustratos. Sin embargo, los vórtices conforman un marco ideal para el estudio de este tipo de sistemas debido a la sencillez para controlar las variables involucradas: las constantes elásticas se modifican variando el campo magnético (distancia relativa entre vórtices) y las longitudes características que gobiernan la interacción entre vórtices, y entre estos con cada centro de anclaje, se varían modificando la temperatura. Por estas razones, el efecto de los centros de anclaje artificiales sobre el comportamiento de la red de vórtices en materiales superconductores ha sido objeto de numerosas e intensas investigaciones en las últimas décadas. En los últimos años se han obtenido muestras que proveen centros de anclaje ordenados periódicamente en la escala submicrométrica. Estas muestras han sido sometidas a numerosos experimentos, y sus resultados contrastados con simulaciones numéricas en base a diversos modelos. La confluencia de intereses científicos y tecnológicos ha mantenido muy activa esta área del conocimiento que aun cuenta con numerosos problemas por resolver. En este trabajo se estudió la dinámica de la red de vórtices en distintas películas superconductoras provistas por colaboradores. Todas las películas superconductoras estudiadas son de Niobio (Nb) y cuentan con centros de anclaje intrínsecos. Estos centros de anclaje se hallan distribuidos al azar y se generan inevitablemente durante el proceso de fabricación. Adicionalmente, las películas estudiadas fueron provistas de centros de anclaje artificiales de distinto origen y ordenados de diferentes maneras. El objetivo de esta tesis fue el estudio de la competencia entre el anclaje intrínseco al azar y el anclaje artificial periódico, el efecto de las diferentes simetrías del potencial de anclaje periódico (triangular, cuadrado, rectangular) y el comportamiento de la red de vórtices frente a potenciales periódicos repulsivos o atractivos generados por heteroestructuras superconductoras. En el capítulo 1 se ofrece una introducción sobre algunos aspectos teóricos de la superconductividad necesarios para el análisis de las muestras estudiadas. Las técnicas de medición utilizadas en este trabajo fueron la susceptibilidad ac y la magnetización dc. El capítulo 2 está dedicado a una breve descripción de las mismas. En el capítulo 3 se analiza una película de Nb con una red triangular de poros (con parámetro de red 100 nm) y otra similar pero sin ninguna estructura artificial particular. Se verifica que en la película sin estructuración existe un anclaje de la red de vórtices proveniente de los centros intrínsecos de esta muestra. Por otro lado, se verificó que en la película porosa la corriente crítica de la misma aumenta anómalamente cuando el campo magnético aplicado produce una cantidad de vórtices que es un múltiplo entero del número de poros existentes. Finalmente, se identificó a este efecto de conmensuración con un aumento en la eficiencia en el anclaje de la red debido a los poros. En el capítulo 4 del trabajo se agregó al análisis una película de Nb con inclusiones de Hierro (Fe). Esas inclusiones tienen tamaño y distribución similares a los poros de la película porosa. Se encontró que en ambas muestras existe una competencia entre los potenciales de anclaje artificiales (inclusiones de Fe y poros) y los intrínsecos del Nb. Se concluyó que esta competencia es la responsable de un comportamiento magnético histerético por debajo de cierta temperatura reducida (aproximadamente 0.75). En el capítulo 5 se estudió una película de Nb con inclusiones de tamaño y distribución similares a las anteriores, pero en este caso el material fue Vanadio (V). El V se torna superconductor a una temperatura inferior a la del Nb. Por lo tanto, a bajas temperaturas, las inclusiones funcionan como centros de anti-anclaje que repelen a los vórtices. Para temperaturas superiores a la crítica del V pero inferiores a la crítica del Nb, el V tiene un comportamiento metálico y las inclusiones cumplen la función de centros de anclaje. En ambos regímenes se encontraron efectos de conmensuración. En el régimen de bajas temperaturas el anclaje de la red se explica por un efecto de enjaulamiento de los vórtices que son repelidos por las inclusiones de V. Se encontró que el anclaje de la red por enjaulamiento a bajas temperaturas es más eficiente que el producido por efectos de anclaje a altas temperaturas. En las muestras de los capítulos 3, 4 y 5, la geometría (triangular) de la distribución de los centros de anclaje era coincidente con la geometría de una red de vórtices en total ausencia de anclaje. En el capítulo 6 se trabajó con dos películas de Nb con inclusiones de Níquel (Ni), pero en este caso la distribución de los centros de anclaje artificiales no fue triangular sino cuadrada (con parámetro de red 400 nm) y rectangular (parámetros de red 400 nm y 600 nm). En la muestra con distribución cuadrada se observaron claros efectos de conmensuración y una evolución en la movilidad de la red dependiente del campo aplicado que coincide con predicciones obtenidas a partir simulaciones numéricas. En el caso de la muestra con geometría rectangular no se observó el cambio de régimen en los efectos de conmensuración encontrado anteriormente por otros autores en experimentos de transporte e incluso algunos órdenes parecen haberse perdido. Se concluyó que esto es debido a la distribución azimutal de las corrientes inducidas en las mediciones de susceptibilidad ac, en contraste con la distribución unidireccional en los experimentos de transporte. De esta manera se examinaron diversos aspectos vinculados al anclaje de la red de vórtices por centros periódicos submicrométricos, en particular la competencia a bajas temperaturas con el desorden intrínseco, el anclaje por enjaulamiento repulsivo vs fuerzas atractivas y los efectos de la simetría del potencial de anclaje en experimentos de susceptibilidad ac.

Abstract:
The use of superconductors in technological applications depends on the control of parameters such as the critical current, magnetization and magnetic susceptibility. All these parameters are strongly linked to the pinning forces the material exerts on the superconducting vortices. Additionally, vortices in superconductors subjected to pinning potentials are analogous to other complex systems of different origin such as charge density waves, spin waves, colloids and adsorbed atomic layers on substrates. However, vortices are an ideal framework for studying such systems because of the simplicity to control the variables involved: the elastic constants are modified by varying the magnetic field (relative distance between vortices) and the characteristic lengths that govern the interaction between vortices and between vortices and pinning centers by modifying the temperature. For these reasons, the effect of artificial pinning centers on the behavior of the vortex lattice in superconducting materials has been the subject of numerous and extensive research over the last decades. In recent years samples containing periodically arranged pinning centers in the scale of nanometers have been obtained. These samples have been subjected to numerous experiments, and the results contrasted with numerical simulations based on different models. The confluence of scientific and technological interest has made this knowledge area very active although there are many problems to solve. In this work the dynamics of vortices in different superconducting films obtained through collaborators was studied. All superconducting films studied were Niobium (Nb) films that have intrinsic pinning centers. These pinning centers are randomly distributed and are inevitably generated during the manufacturing process. Additionally, the films studied include artificial pinning centers of different origin and sorted in various ways. The aim of this thesis was to study the competition between the intrinsic random pinning and artificial periodic pinning, the effect of the different symmetries of the periodic pinning potential (triangular, square, rectangular) and vortex lattice (VL) behavior in the presence of repulsive or attractive potentials, generated by superconducting heterostructures. Chapter 1 provides an introduction to some theoretical aspects of superconductivity required for the analysis of the studied samples. The measurement techniques used in this work were ac susceptibility and dc magnetization. Chapter 2 is devoted to a brief description of them. Vortex dynamics in a Nb film with a triangular array of pores (with lattice constant 100 nm) and in a similar film but without any artificial structure is analyzed in Chapter 3. Pinning effects are observed in the latter, and are due to the presence of intrinsic defects. Furthermore, it was verified that the critical current of the porous film increases anomalously when the applied magnetic field generates a vortex density that is an integer multiple of the density of pores. Finally, this commensuration effect was identified with an increased efficiency in the pinning due to the pores. In chapter 4 the analysis of vortex dynamics in a Nb film containing Iron (Fe) inclusions is presented. These inclusions are magnetic but have similar size and distribution as the pores in the porous film. It was found that in both samples there is a competition between the artificial and Nb intrinsic pinning potentials. It was concluded that this competition is responsible for the hysteretic behavior that is observed below a cross over reduced temperature (about 0.75). A Nb film with a distribution of inclusions similar to the above was studied in chapter 5. In this case the material is a superconductor, Vanadium (V), with a lower critical temperature than Nb. Thus, at low temperatures, V inclusions behave as antipinning centers that repel vortices. For temperatures above the V critical temperature and below the Nb critical temperature, V inclusions have a metallic behavior and behave as pinning centers. Commensuration effects were found in both regimes. In the low temperature regime VL pinning is explained by caging effect: vortices are repelled by V. It was found that the pinning of the VL by caging at low temperatures is more efficient than pinning effects at high temperatures. In samples described in chapters 3, 4 and 5, the symmetry (triangular) of the artificial pinning array was coincident with the symmetry of the VL in the absence of pinning. In Chapter 6, we worked with two films of Nb with Nickel (Ni) inclusions but in this case the distribution of the artificial pinning centers was square (with lattice constant 400 nm) and rectangular (lattice constants 400 nm and 600 nm). Clear effects of commensuration were observed in the sample with a square array. The field dependence of the VL mobility is consistent with numerical simulations reported elsewhere. In the case of the sample with a rectangular array of Ni inclusions, the effects of commensuration were not periodic in field as expected from transport experiments previously reported, and some orders appear to be lost. It was concluded that this behavior is related to the azimuthal distribution of induced currents in ac susceptibility measurements, in contrast to the unidirectional distribution of current in transport experiments. Thus, various aspects of vortex dynamics related to submicron artificial periodic pinning, particularly the low temperature competition with intrinsic disorder, the effect of repulsive vs attractive forces and the effects of the symmetry of the pinning potential in ac susceptibility experiments have been examined in this work.

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