Étude de films constitués de solution solide plomb-bismuth a concentration modulée spatialement

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Submitted on 1 Jan 1974

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Étude de films constitués de solution solide

plomb-bismuth a concentration modulée spatialement

C. Petipas, H. Raffy, G. Sauvage

To cite this version:

C. Petipas, H. Raffy, G. Sauvage. Étude de films constitués de solution solide plomb- bismuth a concentration modulée spatialement. Journal de Physique, 1974, 35 (4), pp.377-384.

�10.1051/jphys:01974003504037700�. �jpa-00208160�

ÉTUDE DE FILMS CONSTITUÉS DE SOLUTION SOLIDE PLOMB-BISMUTH

A CONCENTRATION MODULÉE SPATIALEMENT

C. PETIPAS

(*),

^{H. RAFFY}

(**)

^{et G. SAUVAGE}

Laboratoire

^de

Physique

des Solides

(***),

Université de

Paris-Sud,

⁹¹⁴⁰⁵

Orsay,

^France

(Reçu

^{le 14 novembre}

1973)

Résumé. ^{2014 Des} films formés de solution solide Pb-Bi riche en plomb dont la concentration en

bismuth varie spatialement ^ont été obtenus en évaporant ^sous vide simultanément du plomb ^et

du bismuth ; la vitesse d’évaporation du bismuth varie au cours du temps, ^{celle du} plomb ^{est main-}

tenue constante. Ces modulations de concentration sont mises en évidence et analysées par diffrac- tion des rayons X.

Abstraçt. ²⁰¹⁴ Bi-concentration-modulated films were fabricated by simultaneous evaporation ^of

Pb and Bi, ^{the rate} of the bismuth evaporation varying ^with time while that of Pb was

kept

^constant.

The modulation of Bi concentration has been investigated by ^an X-ray diffraction technique.

Classification

Physics ^Abstracts

7.880

1. Introduction. ^- Le

but

de ce travail est la fabrication

puis

l’étude de films

supraconducteurs

contenant des centres

d’ancrage

^{dont la nature}

et

la

géométrie

^sont

simples

^et bien définies. _{Des gra-} dients de concentration au sein d’une solution solide

peuvent

constituer des centres

d’ancrage

pour les

lignes

^{de flux. En}

^effet,

^{le libre} parcours moyen 1 étant modulé

spatialement; l’énergie

par unité de

longueur

^d’une

ligne

^{de flux est une} fonction de sa

position ; ^dans

^ces

conditions,

^on

_peut

^s’attendre

à un ancrage des

lignes

^de

flux,

^{celles-ci se}

plaçant

dans les

régions

^{où leur}

énergie

^{est minimale}

[1]-[2].

Le

piégeage

^{est efficace}

lorsque

^la

période

^{des varia-}

tions de 1 et de l’ensemble des

caractéristiques

supra- conductrices ^est de -l’ordre de la

longueur

^{de cohé-}

rence

ç(T/Tc) [3]-[4].

Pour que l’étude soit aussi

simple

que

possible

il faut connaître les modulations

spatiales

^{de 1.}

La

solution

solide choisie doit être telle _que le domaine de solubilité des deux éléments soit

grand

pour que la variation des

caractéristiques

supra- conductrices soit notable. Notre choix a

porté

^sur

la solution solide

plomb-bismuth

^{dont la concen-}

tration varie de 0 à 18

% (1)

de bismuth

[5]-[6].

^Les

(***) Laboratoire associé au C.N.R.S.

films de

plomb-bismuth

^de 6 J.1m

d’épaisseur

^sont

obtenus _par

évaporation

^{sous vide.}

L’évaporation

du bismuth est

réglée

^{de telle}

façon

que la ^concen- tration C en bismuth soit

uniquement

^{une fonction}

de la distance x à la surface libre

(Fig. 1 ti) ;

^cette

FIG. la. ^- Modulation de concentration en créneau.

modulation

spatiale imposée

^{au cours de}

l’évapo-

ration est sinusoïdale

(Fig. lb)

^de

demi-période Â/2

de 900

Á environ,

du même ordre _que

l’épaisseur

de

pénétration [7].

Dans la

première partie,

^nous exposerons la fabri- cation des films

évaporés; puis,

^{dans la seconde}

partie,

^l’étude par diffraction des _{rayons X} du

gradient

de concentration effectivement

présent

dans le film et son évolution au cours du temps. ^Les

premiers

résultats relatifs aux

propriétés supraconductrices

^.

de tels films sont donnés dans les références

[6]

^et

[8].

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01974003504037700

378

FIG. 1 b. ^- Variation de la concentration en bismuth en fonction de l’épaisseur ^{du film.}

2.

Préparation

^des échantillons. ^- Les films de 10 ^x 50

mm2

sont

préparés

par

évaporation

^dans

un

évaporateur

dont le vide limite est de 2 ^x

10 - 7

^torr

et de 2 x 10-6

pendant l’évaporation.

^{Le schéma}

de

principe

^du

dispositif

^{utilisé est}

représenté

^{sur la}

figure

^{2. Le}

plomb

^et le bismuth sont

évaporés

^à

partir

^{de deux sources}

symétriques

par rapport ^au substrat. La variation

spatiale

^{de la} concentration

FIG. 2. ^- Schéma ^de principe ^du dispositif ^utilisé pour évaporer

les films.

en bismuth

(Fig. 1)

^{est obtenue en} faisant varier la vitesse

d’évaporation

^du

bismuth,

^{celle du}

plomb

étant maintenue constante, Deux détecteurs

placés

sur l’axe de

chaque

^source contrôlent leur débit

respectif.

^Comme

détecteurs,

^{nous avons} choisi des cellules à ionisation de type ^{EJ 4}

[9]-[10] particuliè-

rement bien

adaptées

^au contrôle de la formation de

dépôts épais (6 pm)

parce que ^ne

présentant

pas de

phénomènes

de saturation.

Dans les conditions de fonctionnement

choisi,

^le

courant collecteur de la

jauge

^est

proportionnel

^au

flux de _vapeur

métallique

^émis par la _{source ;} l’asser-

vissement est ainsi facilité. Les sources

d’évaporation

sont des canons à bombardement

électronique

^à

focalisation

éleçtrostatique.

^{Ils ont étés conçus de}

telle

façon

que le flux arrivant dans la

jauge

^soit

neutre ; ^il

n’y

^a pas, ^au niveau des _canons, d’ionisation

parasite,des

vapeurs

métalliques.

^{L’anode est}

portée

à une haute tension fixe de 2

kV ;

les vitesses d’éva-

poration

^sont

réglées

par l’intermédiaire de la tension

Wehnelt. ^-

Ce

système

de contrôle et d’asservissement

comprend,

^en outre, ^un

dispositif

pour moduler les

jets

^de vapeurs

métalliques, dispositif

^constitué par

une roue dentée

qui interrompt périodiquement

^cha-

cun des faisceaux et permet ^{ainsi de} sélectionner les ions provenant ^de l’ionisation du

jet

^{de ceux}

provenant

^de l’ionisation du _gaz résiduel

[9]-[10].

Chaque jauge

^{donne un}

signal

^modulé

qui

^est

amplifié puis

^détecté par détection

synchrone.

^Le

signal

^de

synchronisation

^{est obtenu en} modulant dans les mêmes conditions un faisceau lumineux auxiliaire.

Le

signal, après détection,

^est

comparé

^{à une tension}

de référence. Le

signal

d’erreur délivré _par le _compa- rateur commande l’alimentation de l’électrode Weh- nelt du canon.

Au cours de la

préparation

^des

échantillons,

^la vitesse

d’évaporation

^du

plomb

^{est maintenue cons-}

tante à l’aide d’une tension de référence continue

fixe ;

la vitesse

d’évaporation

^{du bismuth est comman-}

dée _par une tension de référence sinusoïdale de

période

^{T. La vitesse}

d’évaporation

varie de la même

façon

que la tension de référence car l’inertie du _sys- tème est faible. La vitesse

d’évaporation

^{du bismuth}

atteint sa valeur maximale en une seconde alors _que la

période

^T de la tension de référence est de 100 s

environ.

Lors de

l’évaporation

^d’un

alliage

^{dont la concen-}

tration doit varier sinusoïdalement

(Fig. 1 b),

^les

nombres d’atomes de

plomb

nPb ^et

de

bismuth _n$;

arrivant _par seconde au niveau du substrat sont donnés _par les

expressions

suivantes :

.

nB;

^{est la valeur} moyenne de

nB;(t), OnB; l’amplitude

de variation de _nB;.

Nous supposons que les

expressions (1)

^donnent

aussi le nombre d’atomes

qui

^se condensent simul- tanément sur le substrat. La vitesse de croissance de la couche est alors :

Mpb

^et

MBi

^{sont les masses} molaires du

plomb

^et

du

bismuth, d

est la masse

volumique

^de

l’alliage

- celle-ci

dépend

peu de la concentration en bismuth si :

CB; 20 % [11].

^La concentration en bismuth

CBi(x)

^au

voisinage

^d’un

plan

d’abscisse x est donc :

On peut ^donc

négliger An,i/2

^devant nPb ⁺

nB;

^{ou :}

La valeur de la

période

^{est obtenue à}

partir

^de

la relation :

VPb et ^{VBi sont les vitesses de} condensation du

plomb

et du bismuth déterminées _par

étalonnage :

La

période

^{T est} de l’ordre de 100 s pour ^une

période

de l’ordre de 2 000

Á.

La valeur de  est confirmée _par la mesure de

l’épaisseur

^{totale du}

dépôt,

le nombre de

périodes

^{étant connu.}

3. Etude des

gradients

de concentration existant dans les films Pb-Bi par diffraction des rayons X. ^- Ces études sont délicates et peu de méthodes peuvent

mettre en évidence une variation de concentration

sur des distances de l’ordre de 900

Á.

Une

analyse

du

profil

^de raies obtenues _par diffraction des _{rayons X}

permet

^{de mettre en évidence une}

hétérogénéité

^de

composition

dans le film

(si

^la taille des

grains

^est

suffisante),

de suivre son évolution et même de connaître

quantitativement

^{la loi} moyenne de varia- tion de la concentration dans le

film,

^{mais ne} _peut

donner la

période

des modulations de la concen-

tration. Cette

technique

^est couramment ^utilisée pour l’étude des zones étroites de diffusion

[12]-[17],

^mais

elle doit être

adaptée

^{à ce cas}

particulier.

Le

paramètre

cristallin a des solutions solides

plomb-bismuth ^cubiques

^à faces centrées est une

fonction sensiblement linéaire de la teneur en bis- muth

CB [18] :

Aapb

⁼

0,0012. CB; .

Des mesures de

celui-ci,

^on déduit les concentrations

en bismuth des solutions solides

homogènes

^Pb-Bi

avec une

précision

AC de l’ordre

de +

^{1. L’étude} de la forme des raies

peut permettre

de déterminer le pourcentage ^des différentes solutions solides en

présence

^{dans un film}

hétérogène,

^{donc le}

gradient

de concentration si on

connaît,

par

ailleurs,

^la

période

des modulations

imposées

^{au cours de}

l’évaporation.

3.1 CONDITIONS EXPÉRIMENTALES. ^- Les

expérien-

ces sont faites avec un montage ^{à double} focalisation

équipé

d’une chambre à basses

températures ;

^cet

ensemble a été décrit dans la référence

[19].

^Grâce

à l’utilisation d’un

microfoyer (40

^{x 40}

J..1m2),

^le

rayonnement ^Cu

Ka2

^est éliminé et, dans ^ces condi-

tions,

^la

largeur

^à mi-hauteur des raies obtenues pour ^un échantillon

polycristallin

oscillant de

plusieurs degrés

^{autour de la}

position

de réflexion est de

0,040.

La section du faisceau sur l’échantillon est de

quelques mm2.

Pour mesurer avec

précision

^le

déplacement

des

raies,

^{nous utilisons un} échantillon formé de deux films de même

épaisseur, évaporés

^{sur le même} support ^et distants de

quelques

^{mm, l’un de}

plomb

pur, l’autre de

plomb-bismuth.

^On peut ^faire

glisser

la

plaque

^{de verre de}

façon

^{à amener} successivement l’un des deux films dans le

faisceau ;

^on _peut ^donc

ainsi superposer ^sur le même cliché les deux

raies,

celle du

plomb

^{et celle de la} solution solide Pb-Bi.

3.2 ETUDE DES FILMS HOMOGÈNES. ^- Les clichés obtenus à

partir

des films

évaporés

^montrent que les

plans (111)

^sont

parallèles

^{à la} surface du support,

quelle

que soit la nature de celui-ci

(verre, acier, inox).

On observe

uniquement

^{des arcs} correspon- dant aux raies hhh et la désorientation des

plans (111)

est faible

(Fig. 3).

^Les temps ^de pose ^sont très courts, de l’ordre de 30 min. Une telle

épitaxie

^{est couram-}

ment observée dans les films

évaporés [20].

Les raies. du

plomb

pur ^et des solutions solides

homogènes

^{ont une}

largeur

^à mi-hauteur de

0,04°;

FIG. 3. ^- Cliché RX des raies 222 d’un film Pb-Bi homogène ^et d’un film de plomb pur. La raie du plomb ^{est celle de} gauche.

Régime de fonctionnement du tube: 42 kV, ¹⁵⁰ uA. ^Le porte- échantillon oscille de + 3° autour de 32°-30 min de _pose.

380

les cristaux sont donc assez gros pour que leur taille n’ait aucune influence sur la

largeur

^{à mi-hauteur}

des

raies ;

^{les cristaux ont des} dimensions _moyennes

supérieures

^ou

égales

^{à 1}

OOO.A.

Nous avons vérifié

qu’un

^film

homogène

^de

grandes

dimensions

(10

^{x 50}

mm’)

^est

identique

^{en tous}

points.

^{Nous avons aussi}

comparé

^la concentration d’un film

homogène

^{obtenue par} diffraction aux

rayons X à celle déterminée _par

analyse chimique

et à celle déterminée au cours de

l’évaporation :

par diffraction

: CBi

=

(’13,5

^±

1) %

par

analyse chimique : Cpi == (14,0 0,8) %

au cours de

l’évaporation : CBi = (14,0

+

1) %

Ces trois résultats sont en bon accord.

3.3 ETUDE DES FILMS HÉTÉROGÈNES. - LeS dia- grammes obtenus avec les films dont la concentration

est modulée

spatialement

sinusoïdalement au cours

de

l’évaporation présentent

^{des raies}

larges

^{dont le}

maximum est

déplacé

par rapport ^{aux raies du}

plomb (Fig. 4). L’analyse

^du

profil

des raies obtenues dans ce cas nécessite une étude

théorique

^{de la diffrac-}

tion des

rayons X

par ^une solution solide

hétérogène.

Fie. 4. ^- Clichés RX de la raie 222 d’un film Pb-Bi dont la modula- tion en concentration est sinusoïdale. Echantillon vieilli 20 h à

20 °C.

Si le film contenait de _gros monocristaux

parfaits

le traversant de

part

^en

part,

^{la variation}

périodique

de

période

^{de la} distance inter-réticulaire des

plans (hhh)

^se traduirait _par la

présence

^{de satellites}

distants des raies hhh de

1 /À [21 ]-[22] (soit ^{10 - 2} degré),

donc satellites inobservables. On observerait donc

une raie fine _pour des valeurs de

l’angle

^{0 de}

Bragg correspondant

^{à une solution}

solidç homogène

^de

concentration _moyenne

C..

^{Un tel résultat est contraire}

à toutes nos observations

(Fig. 4).

Les clichés obtenus montrent donc _que les mono-

cristaux ne traversent pas ^tout le film

d’épaisseur

6 jum ^et

qu’il n’y

^a pas cohérence entre les faisceaux diffractés _par l’ensemble du film. D’autre part, ^étant donné _que la

largeur

des raies est une fonction de

(tg 0) - ’

^{et non de cos}

^0,

^{l’effet de} taille n’influe _pas

sur leur

largeur [21] ;

les cristaux ont donc des dimen- sions au moins

égales

^à

^{1000 Â -}

c’est-à-dire _que les faisceaux de _{rayons X} sont diffractés de

façon

cohérente _par tous les

plans (hhh)

^sur des distances

au moins

égales

^{à 1000}

^Á.

On peut supposer ^une dimension _moyenne des cristaux

parfaits

de l’ordre de

/L/2,

^{mais la concen-}

tration dans de tels monocristaux peut varier soit de

Cl

^à

C2 (hypothèse 1),

^{soit de}

Cm

^à

Cl

^{et de}

Cl

^à

Cm

^{ou de}

Cm

^à

C2

^{et de}

C2

^à

Cm (hypothèse 2, Fig. 5).

Il est difficile d’éliminer arbitrairement

l’une

de ces

deux

hypothèses

^{extrêmes. Les} calculs formels de l’intensité diffusée sont

comparables

^{et nous donne-}

rons les résultats obtenus à

partir

^{de ces deux}

hypo-

thèses.

FIG. 5. ^- Les deux hypothèses de cohérence choisies dans le calcul de l’intensité diffractée.

3.4 CALCUL DE L’INTENSITÉ COHÉRENTE DIFFUSÉE

PAR UN CRISTAL DE DIMENSION

Â/2.

^{- Pour faire le}

calcul,

^on peut

découper

arbitrairement la fonction continue C ⁼

f(x)

^{en une} série de n

marches

^d’escalier

contenant p

plans (hhh)

^{et de}

composition

moyenne

Ci (Fig. lb).

On utilise dans les calculs la maille

rhomboédrique

^{et non la maille}

cubique ; l’ampli-

tude diffractée _par un tel ensemble de _p

plans (ooh)

peut ^être

représentée

par ^une

expression

de la forme :

s et so ^sont des vecteurs unitaires dans les directions du faisceau incident et du faisceau diffracté

Xm,

^{est la}

^position

^du

plan

diffractant dans le i-ième bloc

du

^et

di

^sont les distances entre

plans (ooh)

^{dans le}

u-ième et i-ième blocs.

K(O)

^{est un} facteur de _propor- tionnalité.

Fooh

^{est le} facteur de structure

qui

^est

indépendant

de la concentration car les facteurs de diffusion du bismuth et du

plomb

^sont très voisins.

L’intensité diffractée _par un cristal de dimension

Â/2

est

égale

^{à :}

Soit, d’après (3)

Au

voisinage

d’une réflexion de

Bragg,

^le

produit

des deux cosinus est voisin de 1. On fait donc le

produit

^{de deux} fonctions de la forme

ou

dont la

position

^{du maximum}

dépend

^{de la distance}

inter-réticulaire di (Fig. 6).

^{Les maxima de ces}

deux fonctions ne sont pas confondus

pour i

^différent

de j (i égal j correspond

^{au terme} d’intensité incohé-

rente) ; mais,

^{étant donné la}

largeur

^{à mi-hauteur}

de ces

fonctions,

^le

produit

^est différent de zéro _pour des valeurs de

Ci

^et

Cj ^voisines;

^{donc les calculs}

faits à

partir

^des

hypothèses

^{1 et 2 vont donner des}

résultats _peu différents. La somme du

produit

^de

ces fonctions donne l’intensité diffractée _par un

cristal de dimension

À/2.

Dans

l’hypothèse

^{1 :}

L’intensité

diffractée 1,(0)

par l’ensemble du film est

proportionnelle

^à

1(0) :

Dans

l’expression

^de

I(0),

^on peut

négliger l’absorp-

tion étant donné les faibles dimensions des blocs

- 100

Á

environ ^- et du cristal

(900 À).

^{Le coeffi-}

cient

d’absorption

^{du film} est contenu dans la cons-

tante de

proportionnalité K3(0).

Dans

l’hypothèse

^{2 :}

382

et

L’intensité diffractée

7i(0)

pour l’ensemble du film

est

proportionnelle

^à

(I’(0)

⁺

I"(0» :

Si

i(e)

^{est le}

profil

de la raie obtenue avec un film de

plomb

pur, le

profil

de la raie observée

expérimen-

talement est alors

[21] :

a est un coefficient de normalisation.

Expérimentalement,

^{on connaît le}

profil

^d’une

raie hhh

(maille cubique)

^{obtenue avec un film hété-}

rogène.

On détermine alors _par un calcul sur ordi- nateur

quelles

^sont les valeurs des concentrations

en bismuth des n blocs

qui

^{donnent une intensité}

diffractée

I’(0) égale

à l’intensité mesurée dans un

domaine de un

degré

^au

voisinage

de la réflexion de

Bragg.

^{La constante de}

proportionnalité

^{est déter-}

minée au cours du

calcul ;

^{celui-ci étant assez}

long,

on donne des valeurs initiales

Ci correspondant

^à

une variation sensiblement sinusoïdale de la concen-

tration.

(Les

^calculs peuvent ^{être faits à}

partir

^des

deux relations

(6)

^et

(6’).)

On

peut

^étudier par ^cette méthode la diffusion lente du bismuth dans le film à modulation sinusoïdale

jusqu’à homogénéisation complète

^{de celui-ci.}

4. Résultats

expérimentaux

^et détermination du coefficient de diffusion. ^-

Après évaporation,

^les

échantillons sont

placés

^{dans un} bain d’azote

liquide

et les

premiers

^{clichés sont faits avec} l’échantillon maintenu à - 80°C. Les clichés obtenus au cours

du vieillissement de l’échantillon à modulation sinu- soïdale sont

représentés

^{sur la}

figure

^{4 et les}

profils

de raies sont

enregistrés

^au micro densitomètre

puis analysés

par la méthode

précédente (Fig. 7).

La courbe de concentration déterminée avant tout vieillissement

(t

⁼

0)

^est

comparée

^{à une sinusoïde}

en utilisant une méthode de moindres

carrés ;

^on calcule alors les

paramètres

de la sinusoïde

qui

coïncide le mieux avec les

points expérimen-

taux

(Fig. 8).

FIG. 7. ^- Enregistrement ^au micro-densitomètre des raies 222 du cliché de la figure ^4.

FIG. 8.

et :

en

comparant

^avec

l’éq. (2’) :

On remarque que les

points expérimentaux

^s’écar-

tent de la

sinusoïde,

^surtout pour les

valeurs

extrêmes des concentrations

qui correspondent

à des valeurs déterminées avec une

grande imprécision

par

analyse

des

profils

^de raies de diffraction

[23].

^La

figure

⁸

montre les

profils

calculés à

partir

^des

hypothèses

¹

et 2. L’écart entre les deux courbes est inférieur à

la

précision

^de la méthode estimée à 10

%.

^{Les calculs}

suivants sont faits à

partir

^de

l’hypothèse

^{1. L’en-}

semble des courbes C ⁼

f (x, t)

peut ^être

représenté

avec une bonne

approximation

par ^une fonction sinusoïdale déterminée comme

précédemment (Fig. 9) ; l’hypothèse

que le coefficient d’interdiffu-

sion D

est

indépendant

^{de la} concentration en bismuth est valable et la concentration

C(x, t)

^{est alors donnée}

par ^une loi de la forme :

FIG. 9. ^- C Bi ⁼ f(x)

Courbes : 0 t-15min 3 t-42h 5 t- 90 h 1 t - 1 h 4 t - 66 h 6 t - 200 h.

2 t - 18 h

Le coefficient

d’interdiffusion ^D

^est

égal

^{aux coeffi-}

cients de diffusion

intrinsèque Dpb

^et

DB;,

^l’homo-

généisation

^{se faisant sans}

changement

^{de volume}

total

[24].

Pour déterminer le coefficient

D,

^{on trace lès}

courbes

Log C(xv t) f (t)

^à

partir

des différentes valeurs de la concentration

Ci(xi, t)

^obtenues

expé-

rimentalement sans tenir compte ^des

points

^extrê-

mes

(Fig. 10).

Ces courbes sont des droites dont la pente ^{donne la valeur de}

D

à la

température

^{ambiante :}

D (293 K) = (2,5

+

0,5)

^{10-1 7}

cm2/s .

Par

ailleurs,

l’étude des variations des

propriétés supraconductrices

^en fonction du temps

permet

^de déterminer le coefficient de diffusion

D ;

^en

parti- culier,

la loi de décroissance des densités de courant

FIG. 10. ^- Log Ci ⁼ f (t) pour différentes valeurs de x.

critique

^trouvée

expérimentalement

^est

compatible

avec la forme

exponentielle

de la loi de diffusion

(7)

et le

temps

de diffusion 1: donné _par

l’éq. (8)

est directement calculé _pour un échantillon de

période

1 800

A :

soit

Ces valeurs trouvées à

partir

^{de deux}

expériences indépendantes concordent,

mais elles sont inférieures à celle trouvée dans un cristal massif

[25] :

Etant donné les conditions

expérimentales

^{de fabri-}

cation dès films

hétérogènes,

^{une telle différence}

entre les coefficients de diffusion est tout à fait _accep-

table ;

la diffusion se fait sur de très courtes

distances,

dans des zones cristallines contenant peu de défauts

(dislocations, lacunes)

^{et est donc}

plus

^lente que dans

un échantillon massif.

5. Conclusion. ^- Par

évaporation

^sous

vide,

^on

peut fabriquer

des films formés de solutions solides dont la teneur en soluté varie

spatialement

^suivant

une loi

simple;

^cette modulation et son évolution

en fonction du temps peuvent ^{être étudiées} par diffrac- tion des rayons X. Dans le ^cas des films à concentration modulée

sinusoïdalement,

^{la diffusion}

qui

^{tend à}

homogénéiser

^{le film est assez lente} pour permettre l’étude de leurs

propriétés supraconductrices.

Ainsi,

nous avons pu ^{mettre en} évidence des effets de

piégeage

^très

importants

liés à la modulation et montrer l’influence de

l’amplitude

^{et de la}

période

de la modulation sur le courant

critique.

384

Des échantillons dont la modulation de la concen-

tration serait en créneau

présenteraient

^un

grand

intérêt _pour l’étude des forces

d’ancrage

des vortex, des

champs critiques

^et

permettraient

^{une confron-}

tation directe avec les

prévisions théoriques [26]-[27].

Les échantillons obtenus ^{avec le}

procédé

^{de fabri-}

cation décrit

précédemment présentent

^{une zone de}

r

diffusion de l’ordre de 100

A -

diffusion se

produi-

sant

probablement

^{au cours de}

l’évaporation.

^Pour

l’éviter,

^un

dépôt

^sur support ^{refroidi est}

envisagé.

Remerciements. ^- Nous remercions vivement M.

Cyrot,

^A.

Guinier,

^E.

Guyon

^et J. C. Renard

avec

lesquels

nous avons eu de fructueuses discussions.

- Bibliographie [1] ^DE GENNES, ^P. G., Superconductivity of metals and alloys

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[2] FREYHARDT, ^H. C., Colloque ^d’Aussois (mars 1971).

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[5] SMITHELLS, ^C. J., Metals Ref. Book, Vol. II (London).

[6] RAFFY, H., Thèse de 3e cycle, Orsay (1972).

[7] La variation des caractéristiques supraconductrices ^{avec la}

concentration C en bismuth est la suivante :

C ~ 2%:

2014

épaisseur ^de pénétration :

03BBp

^{(4,2 K) ~ 700 Å.}

2014 coefficient de Ginsburg- Landau: ^{03BA ~ 1.}

C ~ 18%:

2014

épaisseur ^de pénétration: 03BBp ^{(4,2 K) ~ 1 500 Å.}

2014 coefficient de Ginsburg-Landau : ^{03BA ~} 5,3.

Le plomb pur étant un supraconducteur ^de type I, ^les solutions solides Pb-Bi de type ^II doivent contenir au

moins 2 % de bismuth.

EVETTS, ^J. E., ^Thèse Cambridge (1966).

[8] RAFFY, H., RENARD, ^J. C., GUYON, E., ^Solid State Commun.

11 (1972) ^1679.

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