Farklı akı dinamiği etkileri için yüksek sıcaklık süperiletkenlerin mikrodalga yüzey direncinin modellenmesi
Modelling of microwave surface resistance of type ii superconductors for different flux dynamics effects
Yazar: ŞÜKRÜ YILDIZ
Danışman: DOÇ. DR. FEDAİ İNANIR ; DOÇ. DR. UĞUR KÖLEMEN
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Bölümü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kritik hal modelleri = Critical state models ; Mikrodalga frekans = microwave frequence ; Yüksek sıcaklık malzemeleri = High temperature materials

Özet:
Bu tezin amacı; kritik hal modelleri çerçevesinde farklı akı dinamiği etkilerini dikkate alarak II. tip süperiletkenlerin mikrodalga yüzey direncini ayrıntılı bir şekilde incelemektir.Bu tezin birinci ve ikinci bölümünde, üçüncü bölümün bilimsel alt yapısı için gerekli olan, süperiletkenlikle ilgili temel kavramlar ve II. tip süperiletkenlerin elektrodinamik özellikleri ile ilgili geniş bir literatür araştırması sunulmuştur.Tezin üçüncü bölümü, akı dinamiği etkileri bakımından dört ana kısma ayrılmıştır. Birinci kısımda Meissner akımının II. tip süperiletkenlerin mikrodalga yüzey direnci üzerine etkisi incelenmiştir. Yüzeyde dolanan Meissner akımını içerecek şekilde genel üs yasası ve eksponansiyel modeller modifiye edilmiş ve farklı parametreler için mikrodalga yüzey direnci eğrileri çizdirilmiştir. Seçilen parametrelerin eğrilerin biçimini nasıl etkileyeceği de sunulmuştur. İkinci kısımda, farklı soğutma işleminden sonra eksponansiyel bir kritik akım yoğunluğu göz önüne alınıp dış manyetik alan ve/veya geçirilen akım arttırılarak mikrodalga yüzey direnci eğrileri elde edilmiştir. Üçüncü kısımda, akı sürüklenmesi etkisi göz önünde bulundurularak mikrodalga yüzey direnci hesaplanmıştır. Değişken bir dış manyetik alan altında değişik çivilenme parametreleri için elde edilen kalıcı mikrodalga yüzey direncinin frekansla ve gevşeme zamanı ile değişimleri incelenmiştir. Dördüncü kısımda ise mikrodalga yüzey direncinin sıcaklık bağlılığında ortaya çıkan tuhaf pik etkisi rapor edilmiştir. Bu pik etkisinin açıklanması için kritik akım yoğunluğunun sıcaklık bağlılığı üzerine bir model önerilmiş ve yüzey direnci pikinin büyüklüğünün, genişliğinin ve pozisyonunun sıcaklığa bağlılığını açıklamak için modele üç deneysel parametre eklenmiştir. Teorik modelden elde edilen sonuçlar, DyBaCuO süperiletkenin için literatürde yayınlanan deneysel verileri yeniden türetmek için kullanılmıştır.

Abstract:
The purpose of this study is to comprehensively investigate the microwave surface resistance of type II superconductors by considering different flux dynamics effects in framework of critical-state models.In the first and second chapters, extensive literature investigation relating to the basic concepts of superconductivity and electrodynamics properties of type II superconductor necessary for the scientific background of the third chapter was introduced.The third chapter was divided into four sections based on the flux dynamic effects. In the first section, the influence of Meissner current on the microwave surface resistance of type II superconductors was investigated. General power-law and exponential models were modified to include Meissner current circulating on the surface of superconductor and the microwave surface resistance curves were drawn for different parameters used in the modified models. How the selected parameters would affect the shape of the curves was also presented. In the second section, microwave surface resistance curves were obtained by increasing the external magnetic field and/or transport current after different cooling processes with considering exponential critical current density. In the third section, microwave surface resistance was calculated by considering flux creep effect. Under an alternating external magnetic field, variation of remnant microwave surface resistance obtained for different pinning parameters was examined with frequency and relaxation time. In the fourth section, anomalous peak effect appeared in temperature dependency of microwave surface resistance was reported. In order to explain this peak effect, a model on the temperature dependency of critical current density was suggested and three empirical parameters were added to this model to explain the temperature dependent amplitude, width and position of the surface resistance peaks. Results obtained from the theoretical model were used to reproduce microwave surface resistance measurements on DyBaCuO superconductor presented in the literature.