Introdução:

A supercondutividade é um fenômeno caracterizado por duas respostas físicas distintas, a resistividade nula e o diamagnetismo perfeito, que ocorrem abaixo de uma temperatura dita crítica (T_C). Dependendo do seu comportamento sob um campo magnético aplicado, eles são classificados como do tipo I ou do tipo II. Os supercondutores ditos do tipo II, além do diamagnetismo perfeito, também apresentam uma fase mista, em que campo magnético penetra no supercondutor na forma de vórtices, até ir para o estado normal acima de um valor de campo crítico [1].

Dentre várias geometrias, os filmes finos supercondutores possibilitam a miniaturização de dispositivos. Entretanto, os efeitos de desmagnetização intensificam alguns comportamentos nesses materiais. Um deles é a ocorrência das avalanches de fluxo, isto é, penetração abrupta e localizada de fluxo magnético. Todavia, essas avalanches são indesejadas para aplicações desses materiais bidimensionais e, portanto, conhecer as condições em que ocorrem é de vital importância.

Objetivo:

É conveniente o uso de chumbo para fabricação de filmes finos, pois sua baixa temperatura de fusão permite o uso da técnica de evaporação térmica convencional e sua T_C érelativamente alta (7,2 K). No entanto, o chumbo é vulnerável à oxidação. O estanho, mais resistente à oxidação, também tem uma temperatura de fusão adequada para essa técnica de deposição, mas sua temperatura crítica é sensivelmente menor (3,7 K).

Assim, o objetivo inicial do trabalho foi depositar e caracterizar filmes da liga Pb-Sn, visando a obtenção de espécimes resistentes à oxidação com temperaturas críticas mais próximas do chumbo e passíveis de uso no estudo das avalanches de fluxo [2].

Metodologia:

A técnica utilizada para depositar os filmes finos foi a evaporação térmica convencional. Nesta técnica, um ou mais cadinhos contendo os metais a serem depositados são posicionados no interior de uma câmara evacuada. Os cadinhos são aquecidos via efeito Joule para que os metais evaporem e se solidifiquem em um substrato. Foram produzidas amostras a partir de procedimentos de deposição distintos: (i) filmes apenas de chumbo utilizando um único cadinho; (ii) bicamadas de estanho sobre chumbo,  utilizando cadinhos distintos aquecidos de forma sequencial; e (iii) filme codepositado, na qual os cadinhos contendo os diferentes metais foram aquecidos simultaneamente.

Para caracterizar magneticamente os filmes, todos eles com uma espessura nominal de 50 nm, foi utilizado um magnetômetro equipado com um sensor SQUID, que permitiu a realização de medidas de susceptibilidade AC e de magnetização versus campo DC. Também foi utilizada microscopia eletrônica de varredura (MEV) para caracterizar a amostra codepositada.

Resultados:

Foi possível verificar que filmes de uma liga de chumbo são passíveis de uso para o estudo de avalanches de fluxo, algo que pode ser verificado pela assinatura que este fenômeno possui em curvas de magnetização por campo magnético DC aplicado [2]. Também foi possível obter no diagrama de campo-temperatura a região em que ocorrem as avalanches em cada uma das amostras, além de obter suas temperaturas críticas. A micrografia eletrônica revelou que a amostra codepositada consiste em uma alternância aparentemente não periódica entre fases ricas em Pb e fases ricas em Sn, microestrutura bem conhecida para o caso volumétrico (ou bulk) [3].

Conclusões:

Todas as amostras apresentaram supercondutividade e no caso do filme codepositado, as avalanches se mostraram menos dramáticas, indicando que o estanho suprimiu parcialmente a ocorrência desses fenômenos abruptos, algo desejável para possíveis aplicações.