(Y1-xYbx/2Gdx/2)Ba2Cu3O7-y ve (Yb1-xGdx)Ba2Cu3O7-y süperiletkenlerinin yapısal ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural and physical properties of (Y1-xYbx/2Gdx/2)Ba2Cu3O7-y and (Yb1-xGdx)Ba2Cu3O7-y superconductors
Yazar: ŞÜKRÜ ÇELİK
Danışman: PROF. DR. EKREM YANMAZ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, katıhal tepkime yöntemi kullanılarak iki farklı seride örnekler üretildi.I.seri (Y1-xYbx/2Gdx/2)Ba2Cu3O7-Î´ ve II.seri (Yb1-xGdx)Ba2Cu3O7-Î´ olup, her seri için altı farklıkatkı oranı seçildi ve bu katkı oranları x=0,0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 ve 1,0'dir. Bu örneklerinsüperiletkenlik yapısal özellikleri, diferansiyel termal analiz (DTA), dilatometrik ölçüm,yoğunluk ölçümü, x-ışını kırınımı (XRD), polarize ışık optik mikroskop kullanılarak, fizikselözellikleri ise, düşük sıcaklık (5-300 K) direnç (R-T) ve manyetizasyon (m-H) ölçümleriyleincelendi. Bu ölçümlere dayanarak, I.seri örneklerde her iki (Yb ve Gd) katkının örgü içinegirdiği ve süperiletkenlik özellikler üzerinde etkili olduğu görüldü. Birbirine göre zıt ve farklıdeğerde olan etkiler sonucunda süperiletken örneklerin örgü parametrelerinin katkı oranınagöre bir orantısallık göstermediği bulundu. Bu farklılık, I.seri süperiletken ailesinin fizikselözelliklerinden olan üst kritik manyetik alan, aktivasyon enerjisi, manyetizasyon vedolayısıyla kritik akım yoğunlukları üzerine aynı oranlarda etki ettiği görüldü. II.seriörneklerin x-ışını kırınım desenlerinden hesaplanan c - örgü parametresinde, katkı oranına (x)göre artan yönde bir değişim görüldü. II.seri örneklerde katkı oranının x=0,6'dan küçükdeğerlerinde c - örgü parametresi arttığı halde, fiziksel özelliklerden üst kritik manyetik alandeğerleri azalmakta ve x=0,6'dan büyük değerler için arttığı ölçüm sonuçlarından görüldü. Busonuçlardan, süperiletkenlerin üst kritik manyetik alan Hc2(T) değerlerinin x katkı miktarınagöre ayarlanabileceği sonucuna varıldı. I. ve II.seri örneklerin mutlak sıfır sıcaklığındaki üstkritik manyetik alan Hc2(0) değerlerinin sırasıyla 83 T -112,5 T ve 73 T-184,5 Taralıklarında olduğu hesaplandı. Ayrıca manyetizasyon ölçümlerinden II.seri örneklerde katkıartışı, yapıya daha hızlı paramanyetik özellik kazandırırken, bu değişim I.seride ise dahayavaştır. Kritik akım yoğunlukları, her iki seri için, katkı miktarının değişimine göre büyükfarklılık göstermemektedir.

Abstract:
In this work, the samples were fabricated by using Solid State Reaction (SSR) in twogroups. The first goup is (Y1-xYbx/2Gdx/2)Ba2Cu3O7-Î´ and the second is (Yb1-xGdx)Ba2Cu3O7-Î´and six ratios of x = 0,0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 and 1,0 were chosen for each group. Thesuperconducting structural properties were examined by using Differential Thermal Analysis(DTA), Dilatometer, Densitometer, X-Ray Diffractometer (XRD) and Polarized-light OpticalMicroscopy and the physical properties of all the samples were examined using lowtemperature (5-300K) resistance and magnetization measurements. Using the results of themeasurements, it was shown that the both substitutions Yb and Gd in the first group enteredinto the unit cell and affected the superconducting properties. Because of opposite anddifferent influence of quantity of Yb and Gd on superconductivity, the lattice parameters havenot shown a direct proportionality with increasing x. It was found that this difference hassimilar effect on physical properties such as upper critical magnetic field (Hc2), activationenergy, magnetization and critical current density (Jc) for the first group. It was seen that clattice parameters calculated from XRD patterns of the second group samples has directproportionality with increasing x value. From experiments, it was resulted that the Hc2 valueshave shown decreasing effect for the ratio below 0.6, and these values indicate increasingeffect above 0.6 while c lattice parameter increasing. From these results, it was thought thatthe Hc2 value could be adjusted by ratio of x. The upper critical magnetic fields at 0 K for thefirst and second groups are found to be 83 T-112,5 T, and 73 T-184,5 T respectively. Inaddition, from magnetization measurements, the increasing x ratio in the first group hasshown slow changing the diamagnetic structure to the paramagnetic property although thistransformation becomes faster in the second group samples. The critical current densities havenot shown big differences with variation of doping concentration for each group.