Fese-tabanlı yeni nesil süperiletken alaşımların tek kristal formda üretimi, karakterizasyonu ve mühendislik uygulamaları
Production and characterization of new generation fe-based superconducting alloys with single crystalline form and engineering application
Yazar: KÜBRA ONAR
Danışman: PROF. DR. M. EYYUPHAN YAKINCI
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında yapılan çalışmalar iki aşama içermektedir. Birinci aşamada Fe-tabanlı süperiletkenlerin 11- ve 122- fazları malzemenin termodinamik ve faz dönüşüm özelliklerine uygun üretim metodu kullanılarak "tek kristal" formda üretilmiştir. Bu bağlamda, öncelikle 11-fazı olan FeSe sistemi "Kimyasal buhar taşıma (Chemical Vapor Transport, CVT)" yöntemi ile üretilerek farklı kristalleşme süreçlerinin tek kristal kalitesine ve süperiletkenlik özelliklerine etkileri incelenmiştir. FeSe sisteminde Te elementinin Se ile kısmi yer değiştirmesiyle elde edilen FeTe1-xSex (x=0.1-0.4) malzemeleri "self-flux" yöntemi ile tek kristal formda üretilmiştir. Bu malzemelerde ilk olarak Te ve Se sitokiyometrisindeki değişimin süperiletkenlik parametrelerindeki etkisi incelenmiştir. Daha sonra, üretilen tek kristallere "O2-tavlama" işlemi uygulanarak süperiletkenlik parametrelerine etkisi incelenmiştir. Son olarak 122-fazına ait olan K0.8Fe2Se2malzemesi, FeSe sistemine K+ alkali metalinin eklenmesiyle ve"Tek adımda (One-Step) sentez" yöntemi ile tek kristal formda üretilmiştir. K0.8Fe2Se2sistemi, kristalografik, elektriksel ve manyetik özellikleri bakımından incelenmiştir. İkinci aşamada; günümüz süperiletken teknolojisinde önemli kullanım alanı olan süperiletken prototip bobinlerin (akım kangallarının) sarımı gerçekleştirilmiştir. Tel haline getirilen malzemelerin gerekli test çalışmaları tamamlanmış ve mühendislikteki uygulamaları tartışılmıştır.

Abstract:
Studies carried out within the scope of this thesis include two stages. In the first step, the 11- and 122-phases of Fe-based superconductors were produced in a "single crystal" form using the production method appropriate to the thermodynamic and phase transformation properties. In this context, firstly 11-phase of FeSe system was produced by "Chemical Vapor Transport (CVT)" method and the effects of different crystallization processes on single crystal quality and superconductivity properties were investigated.FeTe1-xSex (x = 0.1-0.4) materials obtained by partial substitution of Te element with Se in FeSe system and produced in single crystal form by "Self-Flux" method.Firstly, the effect of the change in the Te and Se sitochiometry on the superconducting parameters was investigated.Then, the effect of superconducting parameters on the produced single crystals was investigated by applying "O2-annealing" process.Finally, K0.8Fe2Se2, a 122-phase material, was produced in single crystal form by the addition of K+ alkali metal to the FeSe system and "One-Step" synthesis method.The K0.8Fe2Se2 system has been investigated for its crystallographic, electrical and magnetic properties.In the second stage of the thesis; Superconducting prototype coils (current coils), which are important applications in today's superconductor technology, have been produced and tested and at the end suitability of the coils produced in the engineering applications were discussed.