Transport properties and vortex pinning mechanisms of nanostructured ybco thin films and coated conductors

En este trabajo hemos realizado un cuidadoso estudio del anclaje de vortices en capas delgadas de YBCO crecidas mediante la ruta MOD-TFA, asi como en capas delgadas nanoestructuradas. Los mecanismos de anclaje de vortices que gobiernan las propiedades de transporte han sido determinadas en una amplia region de temperatura-campo magnetico. Este estudio esta basado en medidas de transporte electrico de las corrientes criticas y la resistividad. Debido a las altas corrientes criticas de estos materiales ha sido necesaria una preparacion detallada de la muestra que incluye contactos electricos metal/noble superconductor de baja resistividad y definir caminos de dimensiones micrometricas para el flujo de la corriente. Hemos desarrollado una metodologia nueva de aplicacion general que permite separar y estudiar individualmente tres contribuciones al anclaje de vortices i.e. isotropica fuerte, isotropica debil y anisotropica fuerte. Hemos sido capaces de definir diagramas de anclaje de vortices donde evaluamos el peso relativo de cada contribucion. Hemos probado que el anclaje de vortices en capas delgadas de YBCO crecidas por MOD-TFA es principalmente producido por la contribucion fuerte, compuesta por una parte anisotropica y una parte isotropica identificada por primera vez en superconductores de alta temperatura. Esta metodologia nos ha permitido estudiar los efectos especificos de la introduccion controlada de diferentes centros de anclaje artificiales a traves de diferentes rutas de nano ingenieria. En particular en este trabajo se presentan tres maneras de nanoestructuracion mediante CSD, que incluye modificacion de los diagramas de anclaje de vortices en estos materiales. La introduccion de nanoistas interfaciales produce un gran incremento del anclaje de los vortices cuando el campo magnetico esta alineado a lo largo del eje cristalino c. Los diagramas de anclaje revelan que estas capas nanoestructuradas presentan un panorama de anclaje de vortices totalmente diferente al de las capas estandar. Hemos visto que en estas capas el anclaje de los vortices esta totalmente dominado por defectos anisotropicos a lo largo del eje c. Hemos demostrado la capacidad de la tecnica CSD para generar nanocompuestos de YBCO/BZO que tienen unas propiedades de anclaje de vortices unicas. Estos nanocompuestos estan caracterizados por una anisotropia efectiva menor que la de las capas delgadas de YBCO y presentan un incremento gigante en las propiedades superconductoras debido a un gran incremento en la contribucion isotropica fuerte. En particular hemos obtenido fuerzas de anclaje tan grandes como 22 GN/m3 y 78 GN/m3 a 77 K y 65 K respectivamente, siendo estas mejores que las obtenidas para los mejores cables de NbTi. En la ultima parte de esta tesis hemos analizado diferentes situaciones donde los efectos de la granularidad magnetica determinan las propiedades de transporte electrico de capas delgadas y cintas superconductoras. Hemos usado un modelo previamente desarrollado en el grupo de superconductividad del ICMAB como un punto de partida para analizar los resultados. El comportamiento anomalo observado en los ciclos de magnetizacion de algunas capas delgadas de MOD-TFA, similares a los obtenidos en cintas granulares de YBCO, ha sido analizado. Hemos sido capaces de atribuir el fenomeno anomalo de estas capas a efectos de granularidad magnetica inducidos por la porosidad que aparece durante el crecimiento. Hemos estudiado el comportamiento de las curvas Jc (H,T) alrededor de Hllab en cintas granulares. Hemos extendido el modelo presentado de granularidad magnetica, para determinar la JGc promedia en funcion del campo magnetico y la temperatura. De esta manera se complementa forma elegante el analisis inductivo de los efectos inducidos por granularidad en cintas, y se demuestra la capacidad de esta tecnica de caracterizacion avanzada mediante transporte electrico como una oportunidad unica para estudiar en detalle el anclaje de vortices y la granularidad magnetica en cintas de YBCO.