Yeni (RE)3Ba5Cu8Oy (RE: Y, Nd, Sm, Gd) bulk süperiletkenlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of new (RE)3Ba5Cu8Oy (RE: Y, Nd, Sm, Gd) bulk superconductors
Yazar: SEZAİ KÜTÜK
Danışman: DOÇ. DR. SÜLEYMAN BOLAT
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Y-Ba-Cu-O sistemi = Y-Ba-Cu-O system

Özet:
Yeni (RE)3Ba5Cu8Oy (RE: Y, Nd, Sm, Gd)/(RE)358 bulk süperiletken numuneleri standart SSR ve modifiye MPMG olmak üzere iki farklı metotla üretildi. Yapısal özellikler DTA-TG, bulk yoğunluğu, XRD, POM ve SEM-EDS ölçümleri ile incelendi. XRD ölçümünden Y358 MPMG numunesinin kafes parametreleri a= 3,8855 Å, b=3,8231 Å, c= 31,0282 Å olarak bulundu. EDS ölçümünden Y358 MPMG'ye ait ampirik formül Y3.00Ba4.95Cu7.94Oy olarak tanımlandı. Elektriksel özellikler alan altındaki R-T ölçümünden tespit edildi. Y358 MPMG'nin kritik sıcaklıkları Tc, başlangıç=96,70 K, Tc, bitiş=93,51 K, ΔTc=3,19 K olarak tayin edildi. Bununla birlikte, R-T ölçümünden aktivasyon enerjisi, tersinmez manyetik alan ve üst kritik manyetik alan değerleri hesaplandı. Manyetik özellikler Fz, M-H ve M-T ölçümlerinden tetkik edildi. 33 K sıcaklığı için tüm numuneler arasındaki en büyük levitasyon kuvveti değerinin 3634 mN ile Y358 MPMG'ye ait olduğu belirlendi. Ayrıca, Fz ölçümünden kuvvet durulma oranı ile çivileme enerjisi analiz edildi. M-H ölçümünden Jc ile Fp hesaplamaları yapıldı. 77 K sıcaklığı için 40 kOe uygulanan manyetik alanda tüm numuneler arasındaki en yüksek kritik akım yoğunluğu değerinin 1,7 kA.cm-2 ile Gd358 MPMG'ye ait olduğu saptandı. Yeni (RE)358 bulk süperiletkenleri sadece literatürdeki Y123 süperiletkeni ile değil aynı zamanda daha doğru mukayese yapabilmek adına bu tez kapsamında hazırlanan Y123 süperiletkenleri ile de karşılaştırıldı. Bu bulgular dikkate alındığında, söz konusu yeni süperiletkenler gelecekte yararlı bir teknolojik uygulama olmayı vadetmektedir.

Anahtar Kelimeler: (RE)358 bulk süperiletkenleri, MPMG, XRD, SEM-EDS, Direnç, Aktivasyon enerjisi, Tersinmez manyetik alan, Levitasyon kuvveti, Kuvvet durulma oranı, Kritik akım yoğunluğu, Çivileme kuvveti

Abstract:
New (RE)3Ba5Cu8Oy (RE: Y, Nd, Sm, Gd)/(RE)358 bulk superconducting samples were fabricated by two different methods which were the standard SSR and modified MPMG. Structural properties were investigated with DTA-TG, bulk density, XRD, POM and SEM-EDS measurements. Lattice parameters for Y358 MPMG sample were obtained as a=3.8855 Å, b=3.8231 Å, c=31.0282 Å from the XRD measurement. Empirical formula for the Y358 MPMG was defined as Y3.00Ba4.95Cu7.94Oy from the EDS measurements. Electrical properties were examined from R-T measurement under field. Critical temperatures for the Y358 MPMG were found out as Tc,onset=96.70 K, Tc,offset=93.51 K, ΔTc=3.19 K. In addition, activation energy, irreversible magnetic field and upper critical magnetic field values were calculated from the R-T measurement. Magnetic properties were researched by Fz, M-H and M-T measurements. Maximum value of the levitation force among all samples under a temperature of 33 K was determined to be 3634 mN for the Y358 MPMG. Besides, force relaxation rate and pinning energy were analyzed from the Fz measurement. Jc and Fp were computed from the M-H measurement. The highest value of the critical current density among all samples under a temperature of 77 K and an applied magnetic field of 40 kOe was decided to be 1.7 kA.cm-2 for Gd358 MPMG. The new (RE)358 bulk superconductors were compared with not only the Y123 superconductor in literature but also Y123 superconductors prepared to make the comparison more accurate in this thesis. Taking into account these findings, the mentioned new superconductors are promising to be a useful technical application in the future.

Key Words: (RE)358 bulk superconductors, MPMG, XRD, SEM-EDS, Resistance,
Activation energy, Irreversible magnetic field, Levitation force, Force relaxation rate, Critical current density, Pinning force.