Karbon katkısının YBa2Cu3O7-d süperiletkeninin yapısal ve süperiletkenlik özellikleri üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of carbon doping on structural and superconducting properties of YBa2Cu3O7-d superconductor
Yazar: SÜLEYMAN FATİH ÖZMEN
Danışman: PROF. DR. OĞUZ DOĞAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Karbon = Carbon ; Kritik akım = Critical current ; Süper iletken bileşikler = Superconductor compounds ; Süper iletkenlik = Superconductivity

Özet:
Bu araştırmada, karbon katkısının YBa2Cu3O7 (Y123) süperiletken yapısına olan yapısal ve manyetik etkileri incelenmiştir. Katıhal tepkime yöntemi ile iki farklı seride örnekler üretilmiştir. I. seri örnekleri hızlı soğutma (quench) ile elde edilirken II. seri örnekleri yavaş soğutma (slow cooling) ile elde edilmiştir. Her seriye ait dört farklı katkı oranlarında dörder örnek hazırlanmıştır. Karbon atomları YBa2(Cu1-xCx)3O7-d yapısına x=0.01, x=0.02, x=0.03 ve x=0.04 oranlarında Cu atomları yerine katkılanmıştır. Örneklerin yapısal özellikleri x-ışını kırınımı (XRD) kullanılarak, manyetik özellikleri ise manyetizasyon (M-T, M-H) ölçümleriyle incelenmiştir. Karbon atomlarının belirli bir kısmı Cu atomlarıyla yerdeğiştirirken büyük bir kısmı yapıya uyum sağlamamıştır. Katkılama sonucunda örneklerin örgü parametrelerinde de değişme gözlenmiştir. Kritik sıcaklık I. seri örnekleriden x=0.01 için 59 K, x=0.02 için 59 K, x=0.03 için 53 K ve x=0.04 için 57 K olarak bulunurken II. seri örneklerinden x=0.01, x=0.03, x=0.04 için 89,5 K ve x=0.02 için 89 K bulunmuştur. Dolayısıyla yavaş soğutma işleminin Tc'ye bir etkisi olmamıştır. Kritik akım yoğunluğu, genel olarak düşük manyetik alan altında artma gösterirken yüksek manyetik alan altında ise düşme gösterir. Numunelerin kritik akım yoğunlukları saf YBCO örneğine göre küçük de olsa azalma göstermiştir. Ancak x karbon katkı miktarına göre büyük farklılıklar göstermemektedir.Anahtar kelimeler: Süperiletkenlik, YBCO, Karbon katkılama, Kritik alan yoğunluğu.

Abstract:
In this research, structural and magnetic effects of the carbon incorporation on the superconductor structure of YBa2Cu3O7 (Y123) were investigated. Two different series of samples prepared by the solid state reaction method. Samples of 1st series were prepared by quenching, and the samples of 2nd series were prepared by cooling slowly. In this way, four samples with four different doping levels were prepared for each series. Carbon atoms were substituted with Cu atoms in the structure of YBa2(Cu1-xCx)3O7-d with the ratios x=0.01, x=0.02, x=0.03 and x=0.04. The structural properties of samples were characterized by XRD and physical properties were characterized by measuring magnetization. It is revealed that very little amounth of incorporated carbon atoms were substituted for Cu atoms and the rest remain undoped. Differences are observed in the lattice parameters of doped samples. We measured critical temperatures of 1st series samples 59 K for x=0.01 and x=0.02, 53 K for x=0.03 and 57 K for x=0.04. Similarly we found critical temperatures of 2nd series samples 89.5 K for x=0.01, x=0.0 and x=0.04, 89 K for x=0.04 which reveals slow cooling has no effect on Tc. Generally, Critical current density increases with the decrease of magnetic field and decreases with the increase of magnetic field. Critical current density of doped samples decreased little compared to the undoped YBCO samples. A drastic change is not observed for different x doping levels.Keywords. Superconductivity, YBCO, Carbon Incorporation, Critical current density