BiSrCaCuO (222 3) cam-seramik süperiletken sistemin küçük yarıçaplı iyonların katılması ve sistemin fiziksel ve elektriksel özelliklerine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Süperiletkenlikte temel amaç geçiş sıcaklığı Tc' yi yukarıya çekmektir. Bu nedenle süperiletken sistemlere farklı elementler ilave edilmekte veya daha değişik kompozisyonlar hazırlanmaktadır. Bu çalışmada, cam-seramik yöntemi kullanılarak nominal kompozisyonu Bi2_ xGaxSr2Ca2Cu3O10+y ve Bi2.xZnxSr2Ca2Cu3O10+y (x=0.2, 0.4, 0.6, 0.8 ve 1.0) olan numuneler hazırlandı. Elde edilen amorf örnekler farklı periyotlarda ve sıcaklıkta ısıl işleme tabi tutuldu. Isıl işlem süresince meydana gelen mikroyapısal değişiklikler Diferansiyel Termal Analiz (DTA), X-Işınları Analizi (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-Işınları Analizi (EDAX) ve Direnç Sıcaklık Ölçümleri (R-T) ile analiz edildi. Analiz sonuçları galyum katılan sistemin kristal yapısında bir değişim olduğunu ve buna paralel olarak ta süperiletken özlliğinin azaldığını ortaya koymuştur. Çinko katılan sistemde ise kristal yapıda önemli bir değişiklik olmamakla birlikte süperiletkenlik özelliğinde azda olsa değişme ortaya koymuştur. Her iki katılma için BiSrCaCuO sisteminin üç fazı da, n=l, n=2 ve n=3, elde edilmiştir. Özellikle katkı miktarı arttıkça n=l fazına doğru değişim olmuştur. Cam olarak elde edilen her iki sistemin kristalleşme aktivasyon enerjileri de hesaplanmış ve değerler 260 ile 336 kJ/mol. arasında bulunmuştur. Sonuç olarak Bi iyonundan daha küçük yarıçaplı Ga ve Zn iyonlarının BiSrCaCuO sistemine katılması sistemin süperiletkenliğini olumsuz etkilemiştir. Anahtar Kelimeler: Süperiletkenlik, Bi temelli süperiletkenler, aktivasyon enerjisi, Cam-seramikler.

The main purpose in the superconductivity is to rise up the transition temperature, Tc. Therefore, different elements are added into the superconducting systems or prepared in various compositions. In this study, the samples with nominal compositions of Bi2.xGaxSr2Ca2Cu301o+y and Bi2.xZnxSr2Ca2Cu3O10+y (x=0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1.0) were prepared by using the conventional glass-ceramic method. Obtained amorphous samples were heat treated at different time and temperature periods. Microstructural changes occurred during the heat treatments have been analysed by using Differential Thermal Analysis (DTA), X- Ray Diffraction- (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X- Ray Analysis (EDAX) and Resistivity Measurements (R-T). The results indicated that the crystal structure has changed by adding gallium into the system and the superconducting property has decreased. Although the crystal structure has not significantly changed when zinc was added into the system, but it also has been observed that its superconducting property was slightly decreased. For both substitution, three phase (n=l, n=2 and n=3) of the BiSrCaCuO superconducting system were obtained. When the substitution was increased, the transformation to n=l phase was occurred. The crystallisation activation energy of both glass-ceramic systems have been calculated and its values were found between 260 and 336 KJ/mol. Finally, as a result of addition of Zn and Ga into BSCCO system which have smaller radius than Bi, it was showed that all the superconducting properties have tendency to decrease. Key Words : Superconductivity, Bi-based superconductors, Activation energy, Glass- ceramics.