Transport properties of BiSrCaCuO films prepared by sputtering: anisotropy and two-dimensionality
Propriétés de transport de films de BiSrCaCuO préparés par pulvérisation cathodique : anisotropie et caractère bidimensionnel
Résumé
We have prepared superconducting BiSrCaCuO films oriented with the C-axis perpendicular to the substrate plane, composed of 2212 phase (Tc=89 k) or predominantly composed of 2223 phase (tc=109 k) by room-temperature sputtering and post-deposition annealing. We address the problems associated with the preparation of these thin films and, more specifically, study the influence of heat treatment conditions on the nature and quality of the samples obtained. We have focused on the pronounced two-dimensional character of the BiSrCaCuO compound. We have studied the superconducting fluctuations, above the critical temperature, which bring out this 2d character over a wide temperature range (up to T=1.4 Tc). Furthermore, comparison of the experimental results with Lawrence and Doniach's model enables us to assess the distance between CuO2 blocks, of the order of 15 angstroms, compatible with the crystalline structure of these materials. The study of critical currents, under an applied magnetic field, reveals a very strong anisotropy of Jc, linked to the orientation of the field with respect to the cuo2 planes. We establish angular scaling laws for these currents, and show that they depend only on the magnetic field component along the crystallographic c axis. We compare our results with Kramer's model, established in the context of ancient type II superconductors. We establish temperature scaling laws for macroscopic pinning forces, and consequently for critical currents. We then extend our analysis to the case of the YBaCuO compound, under certain assumptions.
Nous avons préparé des films supraconducteurs de BiSrCaCuO orientés avec l'axe C perpendiculaire au plan du substrat, composés de phase 2212 (Tc=89 k) ou majoritairement composés de phase 2223 (tc=109 k) par pulvérisation cathodique à température ambiante et recuit post-déposition. Nous traitons des problèmes lies à la préparation de ces couches minces et, plus particulièrement, nous étudions l'influence des conditions de traitement thermique sur la nature et la qualité des échantillons obtenus. Nous nous sommes intéressés au caractère bidimensionnel, très prononcé, du composé BiSrCaCuO. Ainsi, nous avons étudié les fluctuations supraconductrices, au-dessus de la température critique, qui font ressortir ce caractère 2d dans un large domaine de température (jusqu'à t=1,4 Tc). De plus, la comparaison des résultats expérimentaux avec le modèle de Lawrence et Doniach nous permet d'évaluer la distance entre blocs cuo2, de l'ordre de 15 angströms, compatible avec la structure cristalline de ces matériaux. L'étude des courants critiques, sous champ magnétique appliqué, fait ressortir une très forte anisotropie de JC, liée à l'orientation du champ par rapport aux plans cuo2. Nous établissons des lois d'échelle angulaires sur ces courants ou nous montrons que ces derniers ne dépendent que de la composante du champ magnétique selon la direction de l'axe cristallographique c. Nous comparons nos résultats avec le modèle de Kramer, établi dans le cadre des anciens supraconducteurs de type II. Nous établissons des lois d'échelle, en température, sur les forces de piégeage macroscopiques et par conséquent sur les courants critiques. Nous étendons, ensuite, notre analyse au cas du composé YBaCuO moyennant certaines hypothèses.