YBaCuO (123) süperiletken sisteminde Y yerine kısmi Dy katkısının etkilerinin incelenmesi
The investigation of the effects of partial Dy substitution for Y on YBaCuO (123) superconducting system
Yazar: MUSTAFA DOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. ALİ ÖZTÜRK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Disprosyum = Dysprosium ; Histerezis = Hysteresis ; Kritik akım = Critical current ; Manyetik duygunluk = Magnetic susceptibility ; Süper iletkenlik = Superconductivity

Özet:
Bu çalışmada, katıhal tepkime yöntemi ile hazırlanan YBaCuO (123) süperiletken sisteminde Y yerine Dy katkısının etkisi XRD ölçümleri, manyetizasyon ölçümleri, manyetik alınganlık ölçümleri ile araştırıldı. X-ışını kırınım desenlerinden, üretilen numunelerin ortorombik Y-123 yapısına sahip olduğu bulundu. Üretilen numunelerde Dy katkı oranı arttıkça örgü parametrelerinin arttığı belirlendi. Bu artışı, Dy atomunun iyonik yarıçapının (1.027 A°), Y atomunun iyonik yarıçapına (1.019 A°) göre büyük olmasına atfedildi. Yüksek maksimum alanlı (Hmaks= 20000 Oe) M-H ilmeklerinde, diyamagnetik özelliğinin paramanyetik özellik tarafından bastırıldığı ve manyetizasyonun pozitif değerler aldığı görüldü. Aynı zamanda Dy katkı miktarının artması ile paramanyetik etkinin kendisini daha fazla hissettirdiği gözlendi. T=5 K, 20 K ve 77 K sıcaklıkları için, M-H ilmeklerinden hesaplanan kritik akım yoğunluğunun manyetik alana göre değişim eğrilerinin maksimumları (Jc,maks) açısından, x=0 Dy katkı oranlı numune en yüksek değere sahip olduğu belirlendi. Fakat T= 5 K sıcaklığı için sıfır alandaki kritik akım yoğunluğu en yüksek numune x=0.6 Dy katkı oranlı numunedir (9645 A/cm2). Ayrıca, T=20 ve 77 K sıcaklıklarında yüksek alanlarda en büyük kritik akım yoğunluğuna sahip numune x=0.6 Dy katkı oranlı numunedir. Sıcaklığın fonksiyonu olarak manyetizasyon (M-T) ölçümlerinden ve AC alınganlık ölçümlerinden, kritik geçiş sıcaklıklarının (Tc) saf (x=0 katkı oranlı) numuneye göre, x=0.2-0.6 Dy katkı oranı aralığı için arttığı belirlendi. AC alınganlık verilerinden yararlanarak, x=0 ve x=0.6 Dy katkı oranlı numunelerin, taneler arası kritik akım yoğunluklarının sıcaklık bağlılıkları (Jcm-T) belirlendi. Her iki numunenin Jcm-T değişiminin hemen hemen aynı olduğu görüldü. x=0 ve x=0.6 Dy katkı oranlı numunelerin AC alınganlık verilerinden T=77 K ve Hac=1 Oe için elde edilen taneler arası kritik akım yoğunluğu değerlerinin, M-H eğrilerinden T= 77 K için ve yaklaşık sıfır alan için elde edilen kritik akım yoğunluğu değerleri ile uyum içinde olduğu belirlendi.Anahtar Kelimeler: YBaCuO (123) Süperiletkeni, Dy Katkısı, M-H Histeresiz İlmeği, Kritik Akım Yoğunluğu, AC Alınganlık

Abstract:
In this study, the effect of partial Dy substitution for Y on YBaCuO (123) superconductor prepared by solid state reaction method was investigated using XRD, magnetization and magnetic susceptibility measurements. From X-ray diffraction method, it was determined that the samples were in Y-123 orthorhombic structure and the lattice parameters increased with increasing Dy doping. This increment was attributed to the relatively larger ionic radius of Dy (1.027 A ? ) comparing to that of Y atom (1.019 A ? ). It was observed that in M-H loops with larger field (Hmax=20000 Oe) the paramagnetic behavior were dominated by diamagnetic behavior and it was observed that magnetization had positive values. It was also observed that paramagnetic behavior was more significant with increasing Dy doping. It was determined that the sample with x=0 Dy doping had the highest critical current density in maximum (Jc,max) as a function of magnetic field for T=5, 20 and 77 K. However, the sample with having the highest critical current density was one of having x=0.6 Dy doping for T=5 K (9645 A/cm2). In addition, at larger magnetic fields it was found that the sample with x=0.6 Dy doping had the highest critical current density for T=20 K and 77 K. It was determined that the critical transition temperature (Tc) from magnetization (M-H) and AC susceptibility measurements as a function of temperature was increased for the doping of x=0.2-0.6 Dy as comparing to the pure sample (x=0 doping). The temperature dependence of intergranular critical current densities (Jcm-T) of x=0 and x=0.6 Dy doped samples were determined by using AC susceptibility data. It was observed that the both samples had almost same Jcm-T change. It was observed that critical current densities of the samples with x=0 and x=0.6 Dy doping obtained from AC susceptibility values for T=77 K and Hac=1 Oe were in an agreement with the critical current densities obtained from M-H curves for almost zero field for T=77 K.Key Words: YBaCuO (123) Superconductor, Dy Doping, M-H Hysteresis Loop, Critical Current Density, AC Susceptibility