BiPbSrCaCuO seramik süperiletkenlerde onset sıcaklığının katkı oranlarına göre değişimi
The variation of onset temperature with substitutional ratio in BiPbSrCaCuO ceramic superconductors
Yazar: EBRU KIŞ ÇAM
Danışman: PROF. DR. KEMAL KOCABAŞ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada Bi1,75-xPb0,25SbxSr2Ca2Cu3Oy sisteminde x katkı oranı (0,00, 0,05, 0,10, 0,15, 0,20) alınarak katkı oranının onset sıcaklığına, süperiletkenlik ve yapısal özelliklerine etkisi incelenmiştir. Katıhal reaksiyon yöntemi ile hazırlanan örnekler, 450-500 MPa pelletleme basıncı uygulandıktan sonra 850 derecede sinterlendi. Özdirencin sıcaklığa bağımlılığı ve kritik sıcaklık, 50K-300K aralığında ölçülmüştür. Kristal yapıları, örgü parametreleri ve yabancı fazları tespit etmek için yapılan XRD ölçümleri x-ışını toz difraksiyon yöntemiyle yapılmıştır. Örneklerin mikroyapıları hakkında bilgi almak için, farklı büyütmelerde taramalı elektron mikroskobu (SEM) fotoğraflarından yararlanıldı. EDAX analizlerinden örneklerin çeşitli bölgelerindeki elementlerin ağırlık oranları araştırıldı. Bu ölçümler ile tüm örnekler karakterize edildi. Katkısız örnek için onset sıcaklığı 108K olarak belirlenirken, Sb katkılı B, C, D, E örnekleri için sırasıyla 106K, 110K, 107K ve 104K olarak bulundu. Ayrıca direnç sıcaklık eğrisinden örneklerin saflığı hakkında bilgi veren geçiş aralığı tespit edildi. A, C, D örneklerinde dar ve B, E örneklerinde geniş bir geçiş aralığı gözlendi. x=0,20 katkı oranlı E örneğinde çift geçiş sıcaklığı gözlendi. X-ışını difraksiyon sonuçları da örneklerin çok fazlı bir yapıya sahip olduğunu ve anafaz olarak 2221 alçak-Tc fazının var olduğunu göstermiştir. Tüm örneklerde gözlenen en belirgin pikin L (115) piki olduğu tespit edildi. Örnekler de katkı oranı arttıkça yabancı fazların da arttığı gözlendi. Tüm örnekler için yoğunluk değerleri Arşimed prensibinden yararlanılarak belirlendi. Bu sonuçlar boyut ölçümlerinden elde edilen yoğunluk değerleri ile karşılaştırıldı. Bu sonuçlar yardımıyla porozite hesaplandı ve katkı oranına göre yoğunluk ve porozite değişimi incelendi. SEM mikrofotoğrafları; mikroyapı, süperiletken grain boyutları ve yönelimlerinin yanı sıra bunlar arasındaki boşlukları da göstermiştir. Ayrıca EDAX analizlerinden örneğin farklı bölgelerindeki element yoğunlukları incelendi.

Abstract:
In this work, effects of substitutional ratio on the onset temperature, structural and superconducting properties in Bi1,75-xPb0,25SbxSr2Ca2Cu3Oy system by taking the substutional ratio x (0,00, 0,05, 0,10, 0,15, 0,20) are investigated. Samples prepared with conventional solid state reaction method were sintered at 850 degree after pressed under 450-500 MPa pressure. Temperature dependence of resistivity and Tc measurements are carried out in the range of 50K-300K. XRD measurements were done by powder x-ray diffraction method for crystal structure, lattice parameter and in order to determine unknown phase. It was used different magnification photographs of scanning electron microscope in order to take information about microstructure of samples. The weight ratios of elements in various regions of samples were investigated by EDAX analysis. All of samples were characterized by these measurements. Onset temperature for undoped sample was determined as 108K while for Sb substituted B, C, D, E samples were found respectively as 106K, 110K, 107K, 104K. Transition width which gives information about purity of samples were determined from resistivity-temperature curve. Transition widht, in A, C, D samples were observed as narrow and in B, E samples as wide. Double transition temperature were observed in E sample with x=0,20 substitutional ratio. X-ray diffraction results indicates that samples have multiphase structure and contain 2221 low-Tc phase as main phase. The most evident peak which was observed in all samples is L (115) peak. An increase in unknown phases was observed by increasing substituitonal ratio. The density values for all samples were determined by using Arshimed methods. These results were compared with density values obtained from dimension measurements. Owing to these results, porosity were calculated. Density and porosity variation with sustitutional ratio were investigated. SEM microphotographs have shown the microstructure, the sizes and orientation of superconducting grains as well as the pores between them. In addition, from EDAX analysis, we could investigate weight ratios of elements in various regions of samples.