Y0.6Gd0.4Ba2-xNbxCu3O7-d ve Y0.6Gd0.4Ba2Cu3-xNbxO7-d süper iletkenlerinin yapısal ve süper iletkenlik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the structural and superconducting properties of the Y0.6Gd0.4Ba2-xNbxCu3O7-d and Y0.6Gd0.4Ba2Cu3-xNbxO7-d superconductors
Yazar: MÜCAHİT YILMAZ
Danışman: PROF. DR. OĞUZ DOĞAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Süper iletkenler = Superconductors

Özet:
Bu tezde; Ba ve Cu bölgelerine Nb katkılamasının, Y0.6Gd0.4Ba2Cu3O7-d süperiletken malzemesinin yapısal ve süperiletkenlik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır.Polikristal YBa2Cu3O7-d oksit süperiletken malzemesi katıhal tepkime yöntemiyle hazırlanmıştır. İlk olarak, Y bölgesine Gd katkılanarak Y0.6Gd0.4Ba2Cu3O7-d bileşiği elde edilmiştir. Daha sonra, Ba ve Cu bölgelerine Nb katkılaması (x = 0.025, 0.075, 0.125, 0.175 ve 0.225) yapılarak Y0.6Gd0.4Ba2-xNbxCu3O7-d (Ba-Nb Serisi) ve Y0.6Gd0.4Ba2Cu3-xNbxO7-d (Cu-Nb Serisi) olmak üzere iki seri malzeme hazırlanmıştır. Elde edilen malzemelerin, XRD analizleri, polarize optik mikroskop fotoğrafları, SEM görüntüleri, EDS spektrumları, R-T, I-V ve yoğunluk ölçümleriyle karakterizasyonu yapılmıştır.SEM mikrofotoğraflarına ve polarize optik mikroskop fotoğraflarına bakılarak taneciklerin şekilleri, yönelimleri, büyüklükleri ve tanecikler arası boşluklar incelenmiştir. Kristal fazları, safsızlıkları ve örgü sabitleri XRD analizlerinden bulunmuştur. Son olarak, süperiletkenlik özellikleri (kritik sıcaklık Tc ve kritik akım yoğunluğu Jc) R-T ve I-V ölçümleri yapılarak incelenmiştir. Ayrıca bulk halindeki malzemelerin yoğunlukları, yoğunluk ölçüm sistemi ile ölçülmüştür.Bu ölçümlerin ışığında, hazırlama koşullarının ve katkı oranlarının süperiletkenlikte oldukça önemli olduğu sonucuna ulaşılmıştır. YBCO seramiğinde, Y yerine kısmi Gd katkılaması, malzemenin yapısal özelliklerini (tanecik büyüklükleri, tanecikler arası boşluklar ve örgü parametresi) iyileştirmiş, süperiletlenlik özelliklerinde önemli bir değişmeye sebep olmamıştır. Ba ve Cu bölgelerine Nb katkısının ise YBCO ve Y0.6Gd0.4Ba2Cu3O7-d bileşiklerinde, genel olarak yapısal ve süperiletkenlik özelliklerinde olumsuz etkiler yaptığı tespit edilmiştir. Ancak, x = 0.025, 0.075 katkı oranlarında süperiletkenlik özelliklerinin iyileştiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, the effects of the Nb doping on Ba and Cu sites about structural and superconducting properties in Y0.6Gd0.4Ba2Cu3O7-d compound has been invstigated.Polycrystal YBa2Cu3O7 oxide superconductor samples have been prepared by solid state reaction method. Firstly, Y0.6Gd0.4Ba2Cu3O7-d sample has been synthesized by partial substitutions of Gd instead of Y sites. Then, Y0.6Gd0.4Ba2-xNbxCu3O7-d (Ba-Nb series) and Y0.6Gd0.4Ba2Cu3-xNbxO7-d (Cu-Nb series) have been prepared using partial substitution of Nb instead of Ba and Cu sites (x = 0.025, 0.075, 0.125, 0.175 and 0.225). All the samples have been characterized by XRD analysis, polorized optical microscopy photographs, SEM microphotographs, EDS spectrums, R-T, I-V and density measurements.From SEM microphotographs and polarized optical photographs, shapes, orientations and sizes of superconducting grains and spaces between the grains of samples have been observed. Crystal phases, impurities, also lattice parameters could be obtained from XRD analysis. Finally, superconducting properties (critical temperature Tc and critical current density Jc) have been determined from R-T and I-V measurements. In addition, density of bulk samples has been measured using density kit.In the light of these measurements, we have concluded that the preparation conditions and the doping ratios were quite important on superconductivity. Partial substitution of Gd instead of Y sites in YBCO ceramic affected positively the structural properties of samples (sizes of grains, spaces between grains and lattice parameters). The substitution did not cause any important changes on the superconducting properties of compound. The partial substitutions of Nb instead of Ba and Cu sites in YBCO and Y0.6Gd0.4Ba2Cu3O7-d compounds resulted in a negative effect. However, It was observed that the compounds showed better superconducting properties when the substitution amount, x = 0.025 and x = 0.075.