Ultrasonık spreyleme ve termal buharlaştırma yöntemleri kullanılarak MgB2 süperiletken ince filmlerin üretilmesi ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of MgB2 thin film superconductors by using ultrasonic spray pryolysis(USP) and thermal evaporation (TBY) methods
Yazar: ZEHRA DENİZ YAKINCI
Danışman: PROF. DR. YILDIRIM AYDOĞDU
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında hem ?Ultrasonik Spreyleme (Ultrasonik Nebulizasyon)? hem de ?Termal Buharlaştırma? metodları kullanılarak MgB2 süperiletken ince filmlerin üretimi ve karekterizasyonu üzerine çalışıldı.İlk olarak ultrasonik spreyleme metodu kullanılarak örnekler hazırlandı. Ultrasonik spreyleme metodu için öncelikle Mg ve B'nin farklı bileşikleri ve farklı çözücüler kullanılarak nominal MgB2 kompozisyonuna sahip sıvı formda karışımlar hazırlanmıştır. Daha sonra hazırlanan sıvı karışımların 2.4 MHz 100 W güç ile çalışan ultrasonik titreştirici kullanılarak nebulizasyonu yapılıp sıvı bulutu haline getirilmiş ve taşıyıcı bir gaz yardımıyla taşınıp tek kristal Al2O3, MgO ve SrTiO3 altlıklar üzerine düşürülerek nano kalınlıkta ince filmler üretilmiştir.Tez kapsamında ikinci olarak termal buharlaştırma yöntemi ile ince filmlerin üretimi gerçekleştirildi. Bu yöntemde daha önceden yine ultrasonik spreyleme metodu ile hazırlanmış 40-80 nm tanecik boyutuna sahip Mg ve B toz kimyasalları ve çift potalı termal buharlaştırma sistemi kullanılarak 10-7 torr vakum altında MgO, Al2O3 ve SrTiO3 tek kristal altlıklar üzerinde süperiletken ince filmlerin üretimi gerçekleştirilmiştir.Bu yöntemler kullanılarak hazırlanan MgB2 süperiletken ince film örneklerin daha sonra mikro-yapısal ve yapısal çözümlemeleri, elektriksel iletim özellikleri, manyetik özellikleri ve kritik akım yoğunluğu değerlerinin hesaplanması (SEM-EDX, XRD, R-T, MR-T, M-H, Jc) yapılmıştır. Sonuçta minimum maliyetle optimum özelliklere sahip MgB2 ince filmlerin üretilebilmesi ve mevcut teknolojiye uyarlanabilmesi değerlendirilmiştir.Anahtar Kelimeler: Süperiletkenlik, MgB2 alaşımı,ince film, Ultrasonik Spreylemeyöntemi, Termal Buharlaştırma yöntemi

Abstract:
In the scope of this thesis, the fabrication and characterization of MgB2 superconducting thin films have been studied using both ?Ultrasonic Spray Pyrolysis (Ultrasonic Nebulization)? and ?Thermal Evaporation? methods.Firstly, samples were produced by ultrasonic spray pyrolysis method. For the ultrasonic spray pyrolysis method, initially different compounds of Mg and B and different solvents have been used to prepare nominal MgB2 composition in liquid form. After then as prepared liquid solutions have been nebulized to obtain mist by using an ultrasonic nebulizer operating at 2.4 MHz 100 W and the mist obtained deposited onto the single crystal Al2O3, MgO and SrTiO3 substrates by using a carrier gas and so thin films have been fabricated.Secondly, the fabrication of MgB2 thin films were carried out by using thermal evaporation method. For the thermal evaporation method, Mg and B powder chemicals in particle size of 40-80 nm which were prepared using ultrasonic spray pyrolysis method previously and thermal evaporation system with double crucibles under 10-7 torr vacuum have been used to prepare thin film superconductors onto the single crystal Al2O3, MgO and SrTiO3 substrates.The superconductor thin film samples, prepared by using both system were then characterized by investigating the micro-structural and structural analysis, electrical properties, magnetic properties and calculating the critical current density (SEM-EDX, XRD, R-T, MR-T, M-H, Jc). Finally, productability of thin film MgB2 samples having minimum production cost and the best superconducting properties and their application to the technologies have been evaluated.Key words: Superconductivity, MgB2 alloys, thin films, Ultrasonic Spray Pyrolysismethod, Thermal Evaporation method