Üstten tohumlama yöntemi ile YBCO süperiletken üretimi ve karakterizasyonu
Producing and characterization of the YBCO superconductor by the top seed method
Yazar: ÇAĞDAŞ ALTINTAŞ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TEPE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kristalografi = Crystallography ; Seryum oksit = Cerium oxide ; Süper iletkenler = Superconductors ; Taramalı elektron mikroskobu = Scanning electron microscope

Özet:
Bu tez çalışmasında, TSMG yöntemiyle üretilen YBCO süperiletken bulk (külçe) örneklerin manyetik kaldırma kuvvetleri ölçümleri farklı sıcaklık değerleri uygulanarak ölçüldü. CeO2 katkılı farklı oranlara sahip farklı örnek için dikey (Fz) ve yanal levitasyon (Fx) (kaldırma) kuvvetleri farklı sıcaklık değerlerinde ölçüldü ve CeO2 oranına göre bu değerlerin karşılık geldiği maksimum kuvvetler hesaplandı. Ce katkısı bulunmayan örnekte itici ve çekici kuvvetlerin en az olduğu gözlendi. Ayrıca kütlece %0.25 CeO2 katkılı CeY-2 örneği maksimum kaldırma kuvveti sergiledi. Tüm bu ölçümler alan soğutmasız (ZFC) ve alan soğutmalı (FC) rejimleri altında ayrı ayrı gerçekleştirildi. Tüm örnekler uygun şekillerde parçalara ( 2.5 mm) bölünerek SEM ve EDS analizleri gerçekleştirildi ve uygun mikro yapılar incelendi. Mikro yapılar sonucunda CeO2 katkısının Y211 oluşumuna olumlu etkileri görüldü. TSMG yöntemiyle uygun ısıl prosedürün uygulanması sonucu tohum kristalinden itibaren gerçekleşen yönlü büyüme sonucunda tek kristaller başarıyla üretildi. Örneklerin morfolojisine bakıldığında en iyi büyüme yön çizgileri kütlece %0.25 CeO2 olan CeY-2 ve %0.5 CeO2 olan CeY-3 örnekleridir. X-ışını kırınımı analizlerinden üretilen örneklerin kristal yapısı incelendi ve örgü parametrelerinin sonuçlarından ortorombik yapının oluştuğu gözlendi. Y123(YBa2Cu3O7-x) yapısına ait olan (006) ve (200) pikleri gözlendi. Ce katkısının pikleri XRD analizinde görüldü ve belirtildi. EDS analizlerinden ayrıca örnekler içerisindeki elemental dağılım yapıldı ve genel sonuçlarla mukayese edilerek doğrulandı.

Abstract:
In this thesis study, magnetic levitation forces measurements of YBCO superconducting bulk (ingot) samples produced by TSMG method were measured by applying different temperature values. For different samples with different ratios of CeO2 additions, vertical (Fz) and lateral levitation (Fx) forces were measured at different temperature values and the maximum forces corresponding to these values were calculated according to the CeO2 ratio. It was observed that the repulsive and attractive forces were minimal in the sample without the addition of Ce. Also,CeY-2 sample with an addition of 0.25 % CeO2 by mass exhibited maximum levitation force. All these measurements were performed separately under the zero field cooled (ZFC) and field cooled (FC) systems. SEM and EDS analyses were performed by dividing all samples into pieces (2.5 mm) in appropriate shapes and the appropriate microstructures were examined. As a result of microstructures, the favourable effects of CeO2 contribution on Y211 formation were seen. As a result of applying the appropriate thermal procedure using the TSMG method, single crystals were successfully produced as a result of directional growth occurring from the seed crystal. When the morphology of the samples is examined, the best growth direction lines are CeY-2 with a mass of 0.25% CeO2 and CeY-3 with a mass of 0.5% CeO2. The crystal structure of the samples produced from X-ray diffraction analyses was examined and it was observed that the orthorhombic structure was formed from the results of the lattice parameters. The (006) and (200) peaks belonging to the Y123 (YBa2Cu3O7-x) structure were observed. The peaks of the Ce addition were seen and indicated in the XRD analysis. In addition, the elemental distribution in the samples was performed from the EDS analyses and was confirmed by comparing it with the general results.