Y3Ba5Cu8Oy bileşiğinin süper iletkenlik özelliklerine Ag katkısının etkisinin incelenmesi
Investigation of Ag doping effects on the superconducting properties of Y3Ba5Cu8Oy
Yazar: TUĞÇE METİN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TEPE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Süper iletkenler = Superconductors ; Yüksek sıcaklık malzemeleri = High temperature materials

Özet:
Bu tezde Y3Ba5Cu8Oy (Y358) yüksek sıcaklık süperiletken bileşiğine farklı molar oranlarda Ag katkısının etkileri incelenmiştir. Saf Y358 ve Ag katkılı Y3Ba5Cu8-xAgxOy (x=0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5) örnekleri standart katı-hal tepkime yöntemi ile hazırlanmıştır. Elde edilen örneklerin mikro-yapısı ve süperiletkenlik özellikleri; AC elektriksel direnç ölçümü, AC manyetik duygunluk ölçümü ve XRD analizleri ile karakterize edilmiştir. AC elektriksel direnç ölçümü ile Ag katkısının, örneklerin metalik özellikleri ve süperiletken faz geçiş sıcaklığı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Örneklerin taneli yapılarının analizi ile tanecik içi ve tanecikler arası süperiletken faz geçiş sıcaklıklarının belirlenmesi, karşılıklı indüktans yönteminin kullanıldığı AC manyetik duygunluk ölçümü alınarak gerçekleştirilmiştir. Son olarak, XRD analizleri aracılığı ile örneklerde bulunan safsızlık fazları belirlenmiştir ve her bir örnek için kristal örgü parametreleri hesaplanmıştır. Hesaplanan örgü parametreleri ile Ag katkısının kristal yapıya etkisi araştırılmıştır. Elde edilen ölçüm sonuçlarına göre; saf Y358 bileşiği üzerine belirli bir değere kadar yapılan Ag katkısının, süperiletken faz geçiş sıcaklığını artırarak süperiletken özellikler üzerinde olumlu bir etki yarattığı ortaya çıkmıştır. Ag katkı konsantrasyonu miktarı x=0,1 oranına ulaştığında, Ag-Y358 örneklerinin geçiş sıcaklığının 95 K'den 97 K'e arttığı gözlenmiştir. Ag katkısının olumlu yöndeki etkisinin en iyi şekilde gözlendiği değer ise, x=0,2 olarak belirlenmiştir. Bu katkılama değerine sahip örneğin kristal yapısındaki gözeneklerin eriyik gümüşle dolması sonucunda malzemenin mikro-yapısında ve süperiletkenlik özelliklerinde iyileşme olduğu görülmüştür. Ancak, Ag içeriği x=0,3 değerini aştığında örneklerin geçiş sıcaklıklarının 95,6 K altına düştüğü bulunmuştur. Bu durum; gereğinden fazla Ag miktarının, Y358 bileşiğinin kristal yapısındaki taneciklerin büyümesinde önleyici bir rol oynadığını ortaya koymuştur.

Abstract:
In this thesis, the effects of Ag addition in various molar ratios on Y358 high temperature superconducting compound have been studied. Pure Y358 and Ag-doped Y3Ba5Cu8-xAgxOy (x=0,1;0,2;0,3;0,4;0,5)  samples were prepared by standard solid-state reaction method. The microstructure and superconducting properties of the obtained samples were characterized by AC electrical resistance measurement, AC magnetic susceptibility measurement and XRD analysis. The effect of Ag doping on the metallic properties and the superconducting phase transition temperature of samples were investigated by AC resistance measurement. The analysis of granular structure and the determination of the intra-grain and inter-grain superconducting phase transition temperature of samples were realized by using the AC magnetic susceptibility measurement using the mutual inductance method. The analysis of granular structure and the determination of the intra-granular and inter-granular superconducting phase transition temperature of samples were realized by using the AC magnetic susceptibility measurement using the mutual inductance method. Finally, the impurity phases contained in the samples was determined by means of XRD analysis and also, the crystal lattice parameters were calculated for each sample. The effect to crystal structure of Ag doping was investigated through the calculated lattice parameters. According to the obtained results from the measurements; Ag doping concentration up to a certain value over Y358 pure compound emerged to have a positive effect on the superconducting properties by providing the increase above the superconducting phase transition temperature. When the amount of Ag doping concentration reaches to x=0.1 value, it was observed that the transition temperature of samples of Ag-Y358 enhanced from 95 to 97 K. The value of observed of the effect of Ag doping the most effective in a positive sense, identified as x=0.2. As a result of filling liquid Ag into the pores of the crystal structure of the sample which has this doping value, in the micro-structure and superconducting properties of the sample were found to cause of improvement. But, it was found that the transition temperature of samples falls below to 95.6 K, when the Ag content exceeds to x=0.3 value. This situation revealed that the excess amount of silver plays a preventive role on growth of the grains in the crystal structure of Y358 compound.