Investigation of physical properties of Gd doped Bi-2223 superconductors
Küçük Resim Yok
Tarih
2009
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Birçok araştırmacı farklı elementlerin yüksek sıcaklık süperiletkenlere katkılanmasının etkilerini araştırmaktadır. Bu araştırmaların iki amacı vardır; yüksek sıcaklık süperiletkenliğin temel mekanizmasını anlamak ve yüksek sıcaklık süperiletkenlerin mekanik ve süperiletkenlik özelliklerini geliştirmek. İkinci amaç yüksek sıcaklık süperiletkenlerin teknolojik uygulamaları açısından oldukça önemlidir. Yüksek sıcaklık süperiletkenler içerisinde bakır oksitler (kupratlar) en önemli gruptur. Bakır oksitler arasında BSCCO sistemi, yaygın olarak incelenmiş ve bazı teknolojik uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu tezde, Bi-2223 fazına Gd katkılamanın süperiletkenlik ve mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Gd iyonlarının BSCCO sisteminde Ca iyonlarının yerine geçtiği düşünülmektedir. Bu düşünce taşıyıcı yük yoğunluğuna bağlı olan geçiş sıcaklığındaki (Tc) ve birim hücrenin c parametresindeki azalma ile desteklenmektedir. Gd iyonlarının yarıçapı Ca iyonlarının yarıçapından küçüktür ve c parametresindeki azalma iyon yarıçaplarının farkı ile açıklanabilir. Kritik akım yoğunluğu (Jc) değerlerindeki azalma ve SEM görüntüleri, Gd içeriği arttıkça numunlerin tanecik bağlantılarının zayıfladığını göstermektedir. Gd katkısı arttıkça zayıf bağlantı özelliği artmaktadır. Gd katkısı 2223 fazının oluşumunu zayıflatmış ve sonuçta Gd katkısı arttıkça 2223 fazının oranı azalmış ve 2212 fazının oranı artmıştır. Gd elementinin yüksek manyetik momentinin süperiletken durumda Cooper çiftlerini etkilediği düşünülmektedir. Çiftlerin spinleri Gd elementinin manyetik momenti olumsuz etkileyerek çift-ayrışması etkisi de taşıyıcı yoğunluğunun azalmasına neden olabilir. Bu tez sonucunda BSCCO sistemine Gd katkılanmasının süperiletkenlik ve mekanik özelliklerini olumsuz etkilediği görülmüştür.
Many researchers have studied the effect of addition or substitution of different elements to high temperature superconductors. The aim in these studies is twofold; to understand the underlying mechanism of high temperature superconductivity and to enhance the mechanical and superconducting properties of the high temperature superconductors. The second purpose is especially important for the technological applications of the high temperature superconductors. Copper oxides (cuprates) are the most important group of high temperature superconductors. Among cuprates, the BSCCO system is widely studied and some technological applications are achieved. In this thesis, the effect of addition of Gd on the superconducting and mechanical properties of Bi-2223 phase is analyzed. The Gd ions are believed to substitute the Ca ions of the BSCCO system. This is evidenced by the decrease of transition temperature (Tc) which is related to the charge carrier concentration and the decrease in the c parameter of the unit cell. The ionic radius of Gd is smaller than that of Ca so the decrease in the c parameter can be explained in terms of the difference in the radii. From the decrease of critical current density (Jc) values and SEM observations it is believed that the grain connectivity of the samples with increasing Gd content degraded. Weak link behaviour increased with the addition of Gd. The addition of Gd degraded the formation of the 2223 phase and hence as the Gd content increased, the volume fraction of 2223 phase decreased while that of 2212 increased. The high magnetic moment of Gd possibly affected the Cooper pairs in the superconducting phase. The spins of the pair may have been adversely affected by the magnetic moment of Gd which also resulted in the decrease of carrier concentration by pair-breaking mechanism. The results of this thesis showed that Gd addition degraded the superconducting and mechanical properties of the BSCCO system.
Many researchers have studied the effect of addition or substitution of different elements to high temperature superconductors. The aim in these studies is twofold; to understand the underlying mechanism of high temperature superconductivity and to enhance the mechanical and superconducting properties of the high temperature superconductors. The second purpose is especially important for the technological applications of the high temperature superconductors. Copper oxides (cuprates) are the most important group of high temperature superconductors. Among cuprates, the BSCCO system is widely studied and some technological applications are achieved. In this thesis, the effect of addition of Gd on the superconducting and mechanical properties of Bi-2223 phase is analyzed. The Gd ions are believed to substitute the Ca ions of the BSCCO system. This is evidenced by the decrease of transition temperature (Tc) which is related to the charge carrier concentration and the decrease in the c parameter of the unit cell. The ionic radius of Gd is smaller than that of Ca so the decrease in the c parameter can be explained in terms of the difference in the radii. From the decrease of critical current density (Jc) values and SEM observations it is believed that the grain connectivity of the samples with increasing Gd content degraded. Weak link behaviour increased with the addition of Gd. The addition of Gd degraded the formation of the 2223 phase and hence as the Gd content increased, the volume fraction of 2223 phase decreased while that of 2212 increased. The high magnetic moment of Gd possibly affected the Cooper pairs in the superconducting phase. The spins of the pair may have been adversely affected by the magnetic moment of Gd which also resulted in the decrease of carrier concentration by pair-breaking mechanism. The results of this thesis showed that Gd addition degraded the superconducting and mechanical properties of the BSCCO system.
Açıklama
Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Ana Bilim Dalı
Anahtar Kelimeler
Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
