Sb2O3 katkılı YBCO süperiletken seramiklerin karakterizasyonu
Characterization of Sb2O3 subsituted YBCO superconductors
Yazar: GÖNÜL BİLGEÇ
Danışman: PROF.DR. KEMAL KOCABAŞ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
ÖZET Perovskitler olarak bilinen yüksek sıcaklık süperiletkenleri; fiziksel ve mekaniksel özellikleri seramiklerle aynı olan, metal oksitlerin bir karışımıdır. YBCO ise; oldukça yaygın kullanılan H Tip bir süperiletkendir. Bu malzemelerin karakteristiğindeki anahtar rol oynayan yapı ise, birbirlerine kimyasal olarak bağlı bakır ve oksijen atomlarının oluşturdukları düzlemlerdir. Bu bakır-oksijen kimyasal bağlarının özel doğası elektriğin bazı doğrultular için oldukça iyi bir şekilde iletimine izin verir. Üzerinde çalıştığımız YBa2Cu30? örnekler sıvı azot sıcaklığı üzerinde bir süperiletkenlik geçişine sahip ilk yüksek sıcaklık süperiletkenidir (BCS teorisi süperiletkenler için yaklaşık 30-40 K Tc değeri ileri sürmüştü). Yaklaşık 92 K'de süperiletken olan YBa2Cu30s, çeşitli katyon ve anyon katkıları ile yer değiştirebilirken, kimyasal olarak son derece uyumlu olduğu görülmüş bir malzemedir. Bu tezde, yitriyum (Y) ve bakır (Cu) bölgelerine kısmen antimon katkılanmasının, YBCO sisteminin süperiletkenlik özellikleri üzerindeki etkileri belirlenmeye çalışıldı. Önceki çalışmalarda, özellikle kritik sıcaklığın yapıya ek olarak katkılanmış Sb ile çok fazla etkilenmediği bildirilmiştir. Bu çalışmalardan farklı olarak, Cu ve Y bölgelerine ayrı ayrı Sb katkılanmış örnekler arasındaki fark araştırıldı. Sb2Û3 ile katkılanmış iki grup örnek geleneksel katı-hal reaksiyon tekniği ile hazırlandı. Yeni örneklerin tümü; AC süseptibilite ölçümleri, XRD ve EDAX analizleri, SEM mikrofotoğrafları ve son olarak ta yaptığımız yoğunluk ölçümleri ile karakterize edildi. Kritik sıcaklık, diyamanyerik geçişler ve örneklerin kalitesi AC süseptibilite ölçümlerinden belirlendi. XRD desenlerinden ise; örgü parametreleri, kristal yapılar ve yabancı fazlar araştırılırken, c eksen uzunluğuna bağlı olan oksijen içeriği de bulundu. SEM mikrofotoğrafları; mikro yapı, süperiletken grainlerin boyutları ve yönelimlerinin yanı sıra bunlar arasındaki boşlukları da göstermiştir.Ayrıca SEM mikrofotoğrafları ile yoğunluk-porozite ölçümleri kıyaslandı. Son olarak ta, EDAX analizlerinden örneklerin çeşitli bölgelerindeki elementlerin ağırlık oranlan araştırıldı. Özetle, her iki atom bölgesinde (Yve Cu), artan antimon(Sb) miktarı ile süperiletkenliğin nasıl etkilendiği araştırıldı. Anahtar sözcükler: Sb2Û3 katkılı YBa2Qi30y seramik süperiletkenleri, Y(123)'e katkı atomlarının etkisi.

Abstract:
vıı ABSTRACT The high-temperature superconductors known as perovkites are a mixture of metal oxides which display the mechanical and physical properties of ceramics. YBCO is a very common Type II superconductor. A key element to the behavior of these materials is the presence of planes containing copper and oxygen atoms chemically bonded to each other. The special nature of the copper-oxygen chemical bond permits materials to conduct electricity very well in some directions. The YBa2Cu3Û7 (YBCO) sample made in this our study was the first material ever to have a superconducting transition temperature above the liquid nitrogen temperature (BCS based predictions had suggested a limit to Tc of about 30-40K). The nearly 92 K superconductor, YBaaCusOg has proved to be highly adaptable chemically as it can accommodate a wide variety of cationic and anionic substitutions. In this thesis, it was tried to determine the effects of partial substitutions of Sb element instead of Y and Cu sites on superconducting properties of YBCO system. In previous researches it was reported that especially critical temperature was not much effected by doped Sb. Differently from these researches, it was investigated to obtain the difference between substitution by Sb for Y and Cu sites in this study. Two group of samples substituted by Sb203, were prepared by conventional solid- state reaction technique. All of the new samples were characterized by AC susceptibility measurements, XRD and ED AX analysis, SEM microphotographs and finally density measurements. Critical temperature, diamagnetic transitions and quality of the samples were determined from the AC susceptibility measurements. Lattice parameters, crystal structures and impurities could be investigated, also oxygen content that depends on the length of c axis was found, too, from XRD patterns. SEM microphotographs have shown the microstructure, the sizes and orientation of superconducting grains as well as the pores between them. In addition, we compared density-porosity measurements with SEM microphotographs. Finally,vııı from EDAX analysis, we could investigate weight ratios of elements in various regions of samples. In summary, we researched how superconducting properties were affected by increasing the amount of Sb in both sites. Keywords: Sba03 doped YBa2Cu30y ceramic superconductors, effect of doping on Y (123).