Controlling Vortex Pinning and Dynamics of Nanostructured YBCO Thin Films Grown by Chemical Solution Deposition

Desde el descubrimiento de los Superconductores de Alta Temperatura (SCAT), se ha realizado un gran esfuerzo con tal de optimizar las propiedades electricas de estos materiales. A diferencia de los Superconductores convencionales de Baja Temperatura (SCBT), algunos de los SCAT son capaces de alcanzar el estado superconductor a la temperatura de ebullicion del nitrogeno (77K) haciendolos mucho mas atractivos en cuanto a aplicaciones tecnologicas dados los reducidos costes de operacion. Una de las principales aplicaciones de los SCAT es el transporte electrico. La ausencia de resistencia electrica de estos materiales cuando estan por debajo de su temperatura critica, Tc, hacen que puedan transportar hasta 10 veces mas de potencia que los cables convencionales, o proporcionar una misma potencia con niveles muy inferiores de voltaje. Por otro lado, los SCAT han sido profundamente estudiados en el ambito de la electronica. En particular, nanohilos de SCAT pueden ser escalados a tamanos menores debido a sus pequenas longitudes intrinsecas. Ademas, sus rapidos coeficientes de relajacion permiten altos niveles de adquisicion en experimentos de fotodeteccion cuando estos son comparados con SCBT. No obstante, una de las caracteristicas mas importantes en el estudio de los SCAT es la presencia de lineas de flujo magnetico cuantificadas, denominadas vortices, en su diagrama de fase. Su mayor diferencia con respecto a los SCBT surge cuando se tienen en cuenta las altas excitaciones termicas. Como consecuencia, una gran variedad de defectos de anclaje son necesarios con la finalidad de evitar (o controlar) la dinamica de los vortices y por lo tanto, la disipacion electrica resultante. El control del anclaje y la dinamica de los vortices es la finalidad de esta tesis donde los principales resultados estan presentados en los capitulos 3, 4 y 5. Previamente, en el capitulo 1 presentamos las principales propiedades superconductoras y en particular, las referidas al comportamiento de los vortices en muestras de YBa2Cu3O7-x (YBCO -superconductor con el mas amplio rango de operacion-) crecidas por el metodo de deposicion de soluciones quimicas (DSQ). En el capitulo 2 exponemos las tecnicas experimentales utilizadas asi como los procedimientos de medida. En el capitulo 3, un gran analisis sobre el anclaje de vortices es presentado. Un fenomeno sin precedentes en el anclaje de vortices es demostrado el cual permite mejorar la densidad de corriente critica y su anisotropia en presencia de fases secundarias no-superconductoras dentro de la matriz de YBCO. Ademas, un analisis de la dinamica de los vortices con respecto a los defectos naturales de muestras de YBCO-DSQ es expuesto. En los capitulos 4 y 5 nos focalizamos en el control de la dinamica de los vortices en capas finas de YBCO. En el capitulo 4 demostramos un sentido preferencial para el movimiento de los vortices cuando nanoestructuras asimetricas son disenadas en la capa de YBCO. Como consecuencia, una rectificacion AC-DC es obtenida. En el capitulo 5, los estudios estan centrados en la interaccion entre materiales superconductores y ferromagneticos. Se demuestra como introduciendo nanocilindros ferromagneticos dentro de la matriz del YBCO, un enorme control sobre la densidad de corriente critica es posible en funcion del estado magnetico de los nanocilindros. Las conclusiones generales estan expuestas y resumidas en el ultimo capitulo. Finalmente, el procedimiento analitico utilizado en una simulacion teorica presentada en el capitulo 5 es explicado en el apendice.