Nucleation of superconductivity and vortex matter in hybrid superconductor/ferromagnet nanostructures

We have studied the superconducting Tc(H) phase boundary of an Al superconducting disk with a perpendicularly magnetized dot on top of it. We used cylindrical and triangular dots. The inhomogeneous stray fields generated by these dots strongly affect the Tc(H) line, which now has the highest Tc at a finite applied field. This ‘magnetic bias’ of the Tc(H) phase boundary depends on the magnetization of the dots. The field inhomogeneity leads to a pronounced modification of the Tc(H) periodicity. The theoretical Tc(H) dependence, calculated in the framework of the Ginzburg–Landau theory, fits our experimental data very well. In a superconducting Pb film with a lattice of Co/Pd magnetic dots, field-induced superconductivity has been investigated. This remarkable effect appears due to the compensation of the returning stray fields of the dots by the applied magnetic field. As a result of the field compensation, the total field under the dots is enhanced, whereas in the areas between the dots the total field is strongly reduced, thus causing the field-induced superconductivity to appear. To cite this article: V.V. Moshchalkov et al., C. R. Physique 7 (2006).

RésuméNous avons étudié la frontière Tc(H) de la phase supraconductrice d'un disque supraconducteur d'aluminium sur lequel est placé un plot magnétisé perpendiculairement. Nous avons utilisé des plots cylindrqiues et triangulaires. Les champs de fuite inhomogènes créés par ces plots affectent fortement la ligne Tc(H), qui atteint maintenant sa Tc maximale pour un champ appliqué fini. Ce « déplacement magnétique » de la frontière Tc(H) dépend de la magnétisation des plots. L'inhomogénéité du champ induit une modification profonde de la périodicité de Tc(H). La dépendance (théorique) de Tc(H), calculée dans le cadre de la théorie de Ginzburg–Landau, est en très bon accord avec nos données expérimentales. Nous avons étudié la supraconductivité induite par le champ dans une couche supraconductrice de Pb sur laquelle est placée un réseau de plots magnétiques de Co/Pd. Cet effet remarquable semble être dû à la compensation par le champ magnétique appliqué des champs de fuite réentrants des plots. Suite à cette compensation, le champ total sous les plots est augmenté, alors qu'il décroît fortement dans les zones situées entre les plots, ce qui provoque l'apparaition de la supraconductivité induite par le champ. Pour citer cet article : V.V. Moshchalkov et al., C. R. Physique 7 (2006).