Ybco süperiletkenlerde bor ve talyum katkılamalarının sinterleme sıcaklığı ile değişiminin incelenmesi
Investigation of the change of boron and thalium additivesin ybco superconductors with various sinteringtemperatures
Yazar: ERKAN UÇAR
Danışman: PROF. DR. MEHMET EYYUPHAN YAKINCI
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Katıhal reaksiyon yöntemi = Solid state reaction method ; Süper iletkenler = Superconductors ; YBCO = YBCO

Özet:
Bu tez çalışmasında katıhal reaksiyon yöntemi kullanılarak 900 °C, 920 °C, 1000 °C ve 1020 °C'de ±2 °C/dak, ±5 °C/dak ve ±10 °C/dak hızlarda saf YBa2Cu3O7-δ bileşiği, 1000 °C ve 1020 °C'de 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 0.5 ve 0.6 bor katkılı (YBa2Cu3O7-δ)1-x(B2O3)x bileşiği, 1000 ve 1020 °C'de 0.05, 0.1, 0.2 ve 0.3 talyum katkılı (YBa2Cu3O7-δ)1-x(Tl2O3)x bileşiği hazırlanmıştır. Örneklerin hazırlanma sıcaklıklarının, bor ve talyum katkılarının bileşiğin yapısal, elektriksel ve manyetik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Örneklerin yapısal özelliklerinin (XRD ve SEM/EDS) incelenmesiyle süperiletken faz oluşumu incelemesi yapılmıştır. Süperiletkenliğin kritik değerleri elektriksel (MR-T) ve manyetik (M-T, M-H) ölçümlerle bulunmuştur ve bu yolla bor ve talyum katkılamanın ve üretim sıcaklıklarının süperiletkenlik kalitesi üzerinde etkisi araştırılmıştır. Ayrıca üst kritik alan, alt kritik alan, aktivasyon enerjisi ve çivileme (pinning) kuvvetleri hesaplanmış üretilen malzemelerin mühendislik uygulamalarına uygun olup olmadıkları incelenmiştir.
Saf YBa2Cu3O7-δ bileşiğinde daha iyi homojen fazın ve buna bağlı olarak daha iyi süperiletkenlik yapısının oluştuğu sıcaklık değeri 1000 °C ±2 °C/dak olduğunda görülmüştür. Bor katkılı YBa2Cu3O7-δ bileşiğinde en iyi yapılanmanın oluştuğu değer 0.05 bor katkılı 1000 °C ±2 0C/dak sıcaklıkta olduğu görülmüştür. Talyum katkılı YBa2Cu3O7-δ bileşiğinde en iyi yapılanmanın oluştuğu değer 0.3 talyum katkılı 1000 °C ±10 °C/dak sıcaklıkta olduğu görülmüştür.
Bor katkılama oranı arttıkça yapının homojenliği bozularak süperiletkenlik özelliğin azaldığı görülmüştür. Bor katkılamanın 0.2'den sonra olduğu durumda örneklerde diamanyetik-paramanyetik faz geçişinin olduğu görülmüştür. Bor katkılamanın 0.3'den sonra olduğu durumda süperiletkenlikten normal faza geçiş olmuştur. Talyum katkılı örneklerde 1020 °C ±10 0C/dak sıcaklıkta diamanyetik- paramanyetik faz geçişinin olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, the pure YBa2Cu3O7-δ superconductor at temperatures of 900 °C, 920 °C, 1000 °C and 1020 °C ( ±2 °C/min, ±5 °C/min and ±10 °C/min), (YBa2Cu3O7-δ)1-x(B2O3)x (x = 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 and 0.6) superconductor at temperatures of 1000 °C and 1020 °C ( ±2 °C/min, ±5 °C/min and ±10 °C/min) and (YBa2Cu3O7-δ)1-x(Tl2O3)x (x= 0.05, 0.1, 0.2, 0.3) superconductor at temperatures of 1000 °C and 1020 °C ( ±2 °C/min and ±10 °C/min) have been produced using the solid state reaction method. The temperatures of the preparation of the samples and boron and thallium additive have been investigated on effect of the structural, electrical and magnetic properties of the compound. Superconducting phase formation was investigated By examining the structural properties of the samples (XRD and SEM / EDS). Critical values of superconductivity were found by electrical (MR-T) and magnetic (M-T, M-H) measurements and the effects of boron and thallium doping and production temperatures on superconductivity quality were investigated. In addition, the upper critical area, the lower critical area, the activation energy and the pinning forces are calculated and whether the materials produced are suitable for engineering applications.
It has been found that the better homogeneous phase in the pure YBa2Cu3O7-δ compound and hence the better superconductivity structure is at a temperature of 1000 °C ±2 °C/min. The value of the best structure in the boron-doped YBa2Cu3O7-δ compound was found to be at a temperature of 1000 °C ±2 °C/min with boron doping of 0.05. The value of the best structuring in the thallium-doped YBa2Cu3O7-δ compound was found to be at a temperature of 1000 °C ± 10 °C/min with 0.3 thallium addition.
As the boron doping ratio increased, the homogeneity deteriorated and the superconductivity property decreased. In cases where the boron doping is after 0.2, the diamagnetic-paramagnetic phase transition is seen in the examples. If the boron doping is after 0.3, the normal conduction from superconductivity has occurred. In the case of thallium-added samples, the diamagnetic-paramagnetic phase transition was observed at 1020 °C ±10 °C/min.