Gümüş difüzyonunun YBaCuO süperiletkenlerinin yapısal ve süperiletkenlik özelliklerine etkisi

Abstract

ÖZET GÜMÜŞ DİFÜZYONUNUN YBaCuO SÜPERİLETKENLERİNİN YAPISAL VE SÜPERİLETKENLİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ Bu çalışmada incelenen YBa2Cu307-x numuneleri katıhal tepkimesi yöntemiyle hazırlandı. YBa2Cu307-x numunelerine gümüş difüzyonu 850°C'de 24 saat süreyle yapılmış olup, numuneler yavaş soğutma (5°C/dak.) ve hızlı soğutma (1000°C/dak.) olarak farklı iki şekilde oda sıcaklığına soğutuldular. Gümüş difüzyonunun YBa2Cu307-x süperiletkenlerinin kristal yapısına, ısıl genleşme katsayısına ve süperiletkenlik özelliklerine etkisi incelendi. Gümüş difüzyonu tavlaması yapıldıktan sonra, yavaş soğutularak (5°C/dak.) elde edilen gümüşlü ve gümüşsüz numunelerin, ortorombik yapılarını koruduğu ve gümüşlü numunelerin kırınım çizgilerinin, gümüşsüz numuneye göre daha şiddetli oldukları görüldü. Gümüş difüzyonu tavlamasından sonra hızla soğutulan (1000°C/dak.) gümüşlü numunelerin, ortorombik fazı kısmen koruduğu, gümüşsüz numunelerin ise ortorombik fazdan tetragonal faza geçtiği görüldü. 850°C'de 24 saat bekletilerek gümüş difüzyonu yapılan numuneler ile 900°C'de 4 saat bekletilerek tavlanan %2 (atomik) gümüş katkılı numunelerin, 5°C/dak. hızla oda sıcaklığına soğutulmaları halinde, kritik akım yoğunluklarının saf numuneye göre sırasıyla %5 ve %9 kadar arttığı gözlendi. Bu numuneler, aynı şartlarda tavlanıp 1000°C/dak. hızla oda sıcaklığına soğutulduklarında ise süperiletkenlik özellikleri göstermedi. Gümüş difüzyonu ve %2 (atomik) gümüş katkılama işlemlerinin, numunenin normal durum özdirencini azalttığı gözlendi. Üretilen YBCO numunelerin oda sıcaklığındaki elektriksel özdirençleri 1,75 mH.cm olarak ölçüldü. Bu numunelere Ag difüzyonu yapıldıktan sonra, özdirencin %26 azalarak 1,29 mü.cm değerine düştüğü görüldü. Diğer yandan, Ag katkısının etkisi de incelendi ve bu işlemin, numunenin oda sıcaklığındaki özdirencini yaklaşık olarak % 40 azalttığı anlaşıldı. Anahtar Kelimeler: Difüzyon, Katkı, Kritik Sıcaklık, Kritik Akım Yoğunluğu, Kritik Magnetik Alan, 123 Fazı, 21 1 Fazı, Tetragonal Faz, Ortorombik Faz V

SUMMARY EFFECTS OF SILVER DIFFUSION ON STRUCTURE AND SUPERCONDUCTING PROPERTIES OF YBACUO SUPERCONDUCTOR In this work superconducting YBa2Cu307-x samples prepared using the solid state reaction technique are investigated. Some samples were diffused with silver at 850°C for 24 hours and then cooled to room temperature at low (5°C/min.) or high (1000°C/min.) temperature rates. Effects of silver diffusion in YBa2Cu307.x superconductor on the crystal structure, thermal expansion coefficient, and superconducting characteristics are measured. It is found that the samples, with or without silver, subjected to slow cooling (5°C/min.) preserve their orthorhombic structure and that diffraction lines of silver diffused samples are more intense. Ag-mixed and fast cooled (1000°C/min.) samples are found to preserve the orthorhombic phase partly, while those samples containing no silver, changed the crystal structure from orthorhombic to tetragonal phase. It is observed that samples diffused by silver at 850°C for 24 hours and samples mixed with 2% (atomic) silver and annealed at 900°C for 4 hours, which are cooled to room temperature at a rate of 5°C/min. have their critical current densities increased by 5% and 9% respectively compared to pure samples. If these samples are annealed at the same conditions but cooled to room temperature at the rate 1000°C/min. they do not show superconducting properties. It is also observed that the processes of Ag-diffusion and 2% (atomic) Ag-doping reduce the normal state resistance. The electrical resistivity of produced YBCO material was measured to be l,75mn.cm at room temperature. After Ag diffusion completed to these samples the resistivity was decreased to 1,29 mQ.cm and the relative decrease was 26% for these samples. In addition, the effect of Ag-doping on these samples was also investigated and using this metod 40%, resistivity drop was observed. Key Words: Diffusion, Addition, Critical Temperature, Critical Current Density, Critical Magnetic Field, 123 Phase, 211 Phase, Tetragonal Phase, Orthorhombic Phase. VI