Estudo da relaxação magnética e fluxo retido em Nióbio supercondutor : efeitos da superfície

v Apresentamos neste trabalho um estudo da influência da superfície na relaxação magnética em nióbio supercondutor. Discutimos também a relevância do estado da superfície da amostra na retenção de fluxo magnético e no surgimento de um estado paramagnético associado à retenção de fluxo na amostra. Realizamos medidas de magnetização, utilizando um magnetômetro SQUID, em uma barra monocristalina de nióbio. As medidas de magnetização foram feitas para diferentes estados da superfície. Utilizando o modelo de relaxação magnética proposto por Anderson-Kim em 1964, obtivemos a energia de ativação efetiva para diversas condições de campo magnético aplicado e temperatura para cada estado da superfície. Comparando os resultados obtidos para os diferentes estados da superfície, tentamos distinguir as contribuições volumétrica e superficial da energia de ativação. Observamos nas medidas de relaxação magnética uma assimetria entre entrada e saída de fluxo da amostra, assimetria esta que em geral é reduzida com a deterioração da superfície, o que é condizente com os resultados obtidos por Burlachkov para barreira superficial. Verificamos, entretanto, que considerando apenas efeitos decorrentes da influência da barreira superficial, não é possível explicar a totalidade dos resultados que obtivemos. Concluímos que, com o lixamento da superfície, surge uma casca superficial de material danificado que apresenta um fator de Ginzburg-Landau (K) mais alto que o interior da amostra. A influência desta casca de K mais alto acaba por mascarar o efeito da barreira superficial nas medidas de magnetização. Associamos também a presença desta casca com o aumento do valor de Hc2, com a degradação da superfície, observado nas curvas M x H. Finalmente, discutimos o aparecimento próximo à transição supercondutora em curvas M x T de um pequeno patamar paramagnético, sendo que o lixamento tende a ampliar este patamar .Interpretamos este efeito como sendo causado pela retenção de fluxo no material devido não apenas ao aprisionamento volumétrico, mas também devido a presença da camada de alto K. Para reforçarmos esta hipótese, realizamos uma nova série de medidas feitas agora em um anel de nióbio policristalino. Verificamos assim que o máximo paramagnético observado depende fortemente da geometria da amostra, como seria esperado no modelo de fluxo retidoWe present in this work a study of the surface influence in magnetic relaxation of superconducting niobium. We also discuss the relevance of the sample surface condition on magnetic flux trapping associated with the occurrence of a paramagnetic frozen state. Magnetization measurements were made, using a SQUID magnetometer, on a single-crystal Nb bar, for different sample surface conditions. Using the model for magnetic relaxation proposed by Anderson-Kim in 1964, we obtained the effective activation energy for some applied magnetic fields and temperatures, for each surface condition. Comparing the results obtained in this way, we tried to separate the surface and bulk contributions to the activation energy. We observed an asymmetry between flux entry and exit in the magnetic relaxation measurements. This asymmetry diminished with surface roughening, which is in agreement with theoretical results obtained by Burlachkov for surface barrier effects. However, the influence of the surface barrier alone cannot explain all of our data. We conclude that the surface roughening with sandpaper created a superficiallayer of damaged material which have a higher Ginzburg-Landau factor (K) than the bulk material. The influence of this high-K, layer masks the effects of the surface barrier in magnetization measurements. We propose the increase of Hc2 with the surface roughening, found in M x H measurements, is a consequence of the high-K, layer. Finally, we discuss the occurrence of a small paramagnetic maximum near the super-conducting transition in M x T data. The surface roughening tends to increase this paramagnetic maximum. We propose that this effect is caused by flux trapping due to the presence of the high-K, layer. To confirm this hypothesis we made a new set of measurements on a polycrystal Nb ring. We found that the paramagnetic maximum is highly dependent of the sample geometry, as expected in the flux trapping pictur