Biyomedikal uygulamalara yönelik bi-bazlı doğal Josephson eklemlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of bi-based intrinsic Josephson junctions for biomedical applications
Yazar: OLCAY KIZILASLAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ AKSAN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Taşıyıcı enjeksiyon etkisinin keşfi süperiletken doğal (öz) Josephson   eklemlerin farklı perspektiften çalışılmasına olanak sağladı. Bu tezde, Josephson eklemlerde kritik akım yoğunluğu, kritik sıcaklık, c-eksenindeki direnç ve tünelleme geçirgenliğinin gibi özelliklerin düşük taşıyıcı konsantrasyonu (underdoped) durumundan yüksek taşıyıcı konsantrasyonu (overdoped) durumuna kadar kontrollü bir şekilde ayarlanabileceğini gösterdik. Süperiletken özelliklerdeki bu değişiklikler BiO ve SrO tabakalarına tuzaklanan yüklerin süperiletken tabakada yük taşıyıcıları (holes) indüklemesi ile açıklanabilmektedir.
Bu tezin temel amacı Bi-temelli HTc süperiletken whiskerlarda taşıyıcı enjeksiyonu ile doping etkisini çalışmak ve üretilen doğal eklemlerin biyomedikal sensör olarak kullanımını araştırmaktır. Çapraz eklemler literatürde ilk defa olarak taşıyıcı enjeksiyon etkisi ile modifiye edildi. Ayrıca çapraz eklemlerin ideal eklem karakteristiği sergilediği ve tekrar üretilebilirliği de gösterilmiştir. Diğer taraftan, literatürde hala tartışma konusu olan elektron tuzaklanma mekanizması, süperiletken enerji aralığı ve pseudogap gazı gibi bazı konular tartışıldı.
c-ekseni boyunca akan akımların I-V karakteristikleri analiz edilerek elektronların tabakalar arası transfer mekanizması hakkında bilgiler verildi. BSCCO whisker tek-kristallerde tabakalar arasındaki transferin sıcaklık bağımlılığı süperiletken geçiş sıcaklığının altında termal aktivasyon davranışından kuantum tünellemesine doğru bir geçiş gösterdi.

Abstract:
Discovery of the carrier injection effect has allowed us to study the superconducting intrinsic Josephson effect from a different perspective. In this thesis, we showed that the some properties such as the critical temperature, the c-axis resistivity, the transparency of tunneling barrier and the critical current density in the intrinsic Josephson junctions can be tuned in a controlled way from the underdoped state to the overdoped state. These changes occurred in the superconducting properties can be explained by the fact that the charges are trapped in the BiO and the SrO layer and then the charge carriers (holes) are induced in the superconducting planes.
The aim of this thesis is to study the doping effect by the charge carrier injection in the Bi-based HTc superconducting whiskers and to investigate the use of the intrinsic Josephson junctions as a biomedical sensor. The cross junctions prepared using two whiskers were modified by the charge carrier injection, which is the first in literature. Additionally, it was showed that the cross junctions displayed ideal junction characteristics and reproducible. On the other hand, some features such as the electron trapping mechanism, the superconducting energy gap and the pseudogap phase are also discussed, which are currently under discussion in literature.
The I-V characteristics of the currents flowing along the c-axis were analyzed and information about the interlayer charge transport mechanism was given. Temperature dependence of the interlayer charge transport in the BSCCO whiskers single-crystals exhibited a crossover from thermally activated behavior to the interlayer quantum tunneling below the superconducting transition temperature.