Numéro
J. Phys. France
Volume 34, Numéro 11-12, novembre-décembre 1973
Page(s) 1021 - 1037
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:019730034011-120102100
J. Phys. France 34, 1021-1037 (1973)
DOI: 10.1051/jphys:019730034011-120102100

Étude de films d'alliages kondo par résistivité et proximité supraconductrice (températures critiques)

L. Dumoulin, E. Guyon et P. Nedellec

Laboratoire de Physique des Solides , Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France


Abstract
The magnetic properties of dilute alloys of transition-metal impurities (X = Cr, Mn, Fe, Co) in Cu are studied from superconducting T c measurements in Pb/CuX sandwiches which are obtained from electron gun evaporations in UHV. The conditions of preparations are discussed. In a first part, we study the normal state properties of the CuX films. The resistive behavior agrees with the characteristic Kondo behavior of bulk alloys and can be used to determine the impurity concentration in the films. The Tc measurements in relatively thick bilayers are not easily connected to the magnetic properties as the effect of the impurity mean free path tends to oppose the magnetic depairing one. In films thinner than the mean free path, the magnetic contribution is clearly seen. The use of the McMillan tunneling model of proximity is shown to describe correctly the Tc variations in Pb/Cu systems and its extension by Kaiser and Zuckermann is used in this report to obtain the magnetic depairing energy Γ. In the case of unscreened spin for Mn impurities, the Γ value agrees with the Abrikosov Gorkov determination. It is larger than the AG one in the Fe and Cr cases. In the latter case, Γ increases when T c decreases. These two last results agree well, qualitatively, with the Müller-Hartmann Zittartz description of the Kondo effect in superconductors. Dilute Co impurities do not give rise to magnetic depairing. In more concentrated alloys (c > 10 3 ppm) a depairing due to the presence of pairs of atoms is observed. The appendices discuss the determination of film thicknesses and impurity concentration from resistivity measurements.


Résumé
Les propriétés magnétiques d'alliages dilués d'impuretés de transition (X = Cr, Mn, Fe, Co) dans le Cu sont étudiées à partir des T c de bilames Pb/CuX préparés par évaporation sous ultra-vide. Dans une première partie nous étudions les propriétés des films d'alliages CuX dans l'état normal. La variation de résistance en température est en accord avec le comportement Kondo caractéristique des alliages massifs correspondants et peut être utilisée pour déterminer leur concentration en impuretés. Les mesures de Tc sur des bilames épais sont difficiles à relier aux propriétés magnétiques de l'alliage, parce que la réduction du libre parcours moyen par les impuretés magnétiques a un effet opposé à celui du dépairage qu'elles peuvent introduire. Sur les bilames de films plus minces que leur libre parcours moyen, les effets magnétiques sont clairement mis en évidence. Le modèle tunnel de l'effet de proximité proposé par McMillan décrit correctement les variations de Tc sur les bilames Pb/Cu. Son extension par Kaiser et Zuckermann est utilisée pour calculer l'énergie de dépairage, Γ, apportée par la présence d'impuretés de transition dans le Cu. Dans le cas des impuretés de Mn dont le moment magnétique n'est pas écranté aux températures utilisées, la valeur de Γ est en accord avec celle que fournit le modèle d'Abrikosov et Gorkov, ΓAG. Γ est trouvé supérieur à Γ AG pour le Fe et le Cr. Dans ce dernier cas, Γ varie avec Tc. Ces résultats sont qualitativement en accord avec la description de Müller-Hartmann et Zittartz de l'effet Kondo dans les supraconducteurs. Les alliages dilués de Co ne montrent pas de dépairage magnétique. Dans les alliages plus concentrés (c > 103 ppm) on observe un dépairage dû à la présence d'atomes en paires. En appendice est discutée la détermination résistive des épaisseurs des films et de leur concentration.

PACS
7478D - Low-Tc films.
7425H - Magnetic properties.

Key words
copper alloys -- Kondo effect -- magnetic impurity interactions -- superconducting materials -- superconducting thin films -- superconducting transition point -- tunnelling