Publikation: Untersuchungen zur magnetischen Eindringtiefe in YBa2Cu3O7-delta-Filmen mit niederenergetischen Myonen
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Im Rahmen dieser Arbeit wurden Messungen mit niederenergetischen Myonen an dünnen supraleitenden Filmen (700 nm YBa_2Cu_3O_(7-delta) (YBCO)) durchgeführt, mit dem Ziel die magnetische Eindringtiefe in der Meissner- und in der Shubnikov-Phase zu bestimmen. Mit der Entwicklung einer Apparatur zur Erzeugung eines Strahles niederenergetischer Myonen ist es möglich, eine Standardmethode der Festkörperphysik (Myon-Spin-Rotation) auf dünne Filme und Multischichten anzuwenden. Ein interessantes Anwendungsgebiet dieser neuen Technik liegt in der Bestimmung der magnetischen Eindringtiefe lambda. Diese ist ein Maß für die Länge, auf der das Magnetfeld innerhalb des Supraleiters abklingt. Nach einer kurzen Darstellung der Myon-Spin-Rotation werden die Eigenschaften niederenergetischer Myonen behandelt. Der Hauptteil der Arbeit beschreibt die Herstellung und Charakterisierung dünner supraleitender Filme und die Messungen mit niederenergetischen Myonen im externen Feld. Für die Messungen in der Shubnikov-Phase wurde das Magnetfeld senkrecht zur Filmoberfläche, also parallel zur c-Achse, angelegt, so daß sich ein Vortexgitter ausbilden konnte. Durch Variation der Implantationsenergie der niederenergetischen Myonen zwischen 0 und 30 keV konnte so erstmals die magnetische Feldverteilung im Übergangsbereich zwischen einem vollständig ausgebildeten Flussliniengitter im Inneren des Supraleiters und dem homogenen angelegten Feld im Aussenraum als Funktion des Abstandes von der supraleitenden Oberfläche gemessen werden. Um den Bereich außerhalb des Supraleiters zu vermessen, wurde ein zweiter Film hergestellt, der mit einer 70 nm dicken Silberschicht bedeckt war. Die direkte Messung der magnetischen Eindringtiefe erhält man in der Meissner-Phase in der das Magnetfeld parallel zur Oberfläche des Filmes angelegt wurde. Das exponentielle Eindringen kann hier modellunabhängig direkt durch Ausmes
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
This thesis describes the measurements of the penetration depth in both the Meissner and the Mixed State of a 700 nm YBa_2Cu_3O_(7-delta) (YBCO) film with low energy muons. The low energy muon spin rotation muSR (LE-muSR) is a new method which allows the extension of the muSR technique to thin film and multilayer studies. Here it was used to study the magnetic penetration depth lambda in a thin superconducting film with tuneable implantation depth in the range of 15 - 150 nm. Lambda is the length scale over which the magnetic field decays exponentially in a superconductor either from its surface (in the Meissner state) or from its vortices (in the mixed state). After a brief introduction of the muSR techniques the principles of the LE-muSR are explained. The major part of this thesis describes the fabrication and characterization of thin YBCO films and the LE-muSR measurements in an external magnetic field. For the measurements in the mixed state the magnetic field was applied perpendicular to the surface of the film (i.e. parallel to the c-axis of the crystal lattice), so that a vortex lattice was formed. The vortices splay out in the region of the superconducting film surface, until a uniform field is recovered at some distance outside the film. By varying the implantation energy of the low energy muons between 0 and 30 keV the evolution of the field distribution on a nanometer scale as the vortex lines emerge from the surface of the film was measured. To access the region outside the superconducting film a second YBCO film was grown with a 70 nm thick Ag layer. The more direct measurements of lambda were done in the Meissner phase with a magnetic field parallel to the surface of the YBCO film. The exponential decay is observed directly (independent of physical models) by varying the implantation energy and measuring the precession frequency of the muons.
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ISO 690
PLEINES, Marianne, 2001. Untersuchungen zur magnetischen Eindringtiefe in YBa2Cu3O7-delta-Filmen mit niederenergetischen Myonen [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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