Spin polarized tunneling spectroscopy of intercalated Bi2Sr2CaCu2O8+d superconductor

Abstract

Ferromagnetic, yalıtkan ve üstüniletken malzemelerden olu an tünel eklemleriüzerinde son on yıldan beri süregelen bir ilgi vardır. Bu eklemler ferromagneticmalzeme ve ustun iletkenlerin fiziksel özelliklerini belirmek için iyi bir probe olarakbilinirler. Bi-2212 tek kristaline c ekseni boyunca enjekte edilen spin etkisiniincelemek için iki grup örnek hazırlandı. lk grup ta Bi-2212 tek kristali sadece altınfilm le kaplanırken, ikinci gruptaki kristaller Au/Co/Au üç katmanlı filmle kaplandı.Fotolithografi ve Ar iyon a ındırması teknikleri kullanılarak mikron boyutta mesayapıları üretildi. Elde edilen mesaların yüzey topografileri ve kalınlıkları atomikkuvvet mikroskobu yardımıyla belirlendi. Elde edilen eklemlerin akim-gerilimkarakteristikleri ve tünelleme iletkenlikleri, yüzeylerinden nokta kontak alınarak genibir sıcaklık (4.2 K-300 K) ve magnetic alan ( 0 G-2600 G) aralı ında ölçüldü. Spinpolarize akim sürülerek elde edilen sonuçlar spin dejenere akim sürülerek elde edilensonuçlarla karsıla tırıldı. Manyetic alana ba ımlı I-V e rilerinden üstüniletkenli inspin polarize akımla bastırıldı ı belirlendi. Fermi seviyesi civarında sıcaklı a ba lıtünelleme karakteristikleri incelenerek, kritik sıcaklı ın üzerinde hala bir enerjiaralı ının oldu u yani sanki enerji aralı ı oldu u belirlendi.

There has been continuing interest in decades in heterostructure tunneljunctions that combine ferromagnetic material (F), insulator (I) and superconductor(S). This junction has been known to a good probe to analyze the physical propertiesof ferromagnetic and superconducting materials. In order to understand the influenceof the spin injection on the c-axis tunneling characteristics of a Bi-2212 single crystalas a function of temperature and magnetic field, two sets of samples have beenprepared; in one set, the surface of HgBr2 intercalated Bi-2212 crystals have beendeposited with merely Au while the other set has ferromagnetic multilayer(Au/Co/Au) on top of the crystal. The micron sized mesa arrays have been patternedusing photolithography and ion beam etching techniques. The surface topographyand height of the mesa were investigated using atomic force microscopy. Tunnelingcharacteristics were examined by means of the novel technique, point contacttunneling (PCT), and experiment were performed wide range of temperatures from4.2 K to 300 K and that of magnetic field from 0 G to 2600 G. The results of spinpolarized tunneling measurements compared with spin degenerate tunneling.Magnetic field dependence hysteretic I-V curves with multiple branches wereexamined to show the suppression of the superconductivity with spin polarizedcurrent. The distinct temperature dependence of depression in tunneling conductancenear Fermi level was discussed for spin degenerate and polarized currents above Tc.The zero bias conductance and resistivity versus temperature plots were investigatedto show the existence of the pseudogap in tunneling spectroscopy of investigatedsamples.