Flux dynamics and time effects in polycrystalline superconducting MgB2

Bu tez çalışmasında, polikristal MgB2 üstüniletken örnek içinde zamana bağlı akı hareketlerini akım-gerilim (I ? V eğrileri), taşıma durulma (V ? t eğrileri) ve manyetovoltaj (V ? H eğrileri) ölçümleri ile ayrıntılı olarak inceledik. Taşıma ölçümleri sıcaklık (T), taşıma akımı (I), dış manyetik alan (H) ve manyetik alanın akıma göre yöneliminin (?) fonksiyonu olarak yapıldı. V ? t eğrilerinin yanı sıra, I ? V ve V ? H eğrilerinde de zaman etkileri, sırasıyla, taşıma akımının tarama hızı (dI/dt) ve dış manyetik alanın tarama hızı (dH/dt) yardımı ile araştırıldı. MgB2 örneğinin yöne bağlı (anizotropik) davranışı ise manyetovoltaj (V ? ?) eğrilerinin açıya bağlı ölçümleri ile incelendi. Polikristal MgB2 örnekteki akı dinamiğini daha iyi anlayabilmek için elde edilen deneysel sonuçlar polikristal Y1Ba2Cu3O7-? (YBCO) ve Bi1,7Pb0,3Sr2Ca2Cu3Ox (BSCCO) üstüniletken örnekler üzerinde yapılan daha önceki benzer çalışmalar ile karşılaştırıldı.Taşıma akımı yönünün tersine çevrilmesine bağlı olarak, hem yavaş hem de yüksek akım tarama hızları (dI/dt) için I ? V eğrilerinin hemen hemen tersinir davranış sergilediği gözlendi. I ? V eğrilerinde, verilen bir akım değeri için ölçülen voltaj harcanımı zaman içinde nerdeyse sabit ve I ? V eğrisinin gelişimi dI/dt'den hemen hemen bağımsızdır. Standart ve ters yöntemlerle ölçülen I ? V eğrileri, bu yöntemler arasında fark olmadığını ortaya koymaktadır. Bu sonuçlar polikristal MgB2 örnekte, taneler arası zayıf eklemler (standart yöntem) ile yüzey zayıf eklemlerinin (ters yöntem) I ? V eğrilerinin gelişimine ve diğer taşıma ölçümlerine, polikristal YBCO ve BSCCO örneklerdeki kadar, önemli etkilerinin olmadığını göstermektedir.Taşıma durulma (V ? t eğrileri) ölçümlerinde, yüksek akım değerleri için örnek voltajının hızla arttığı ve çok kısa zaman içinde kararlı bir duruma ulaştığı gözlenirken, düşük akım değerleri için doğrusal olmayan bir davranış gözlendi. Bu sonuçlar esas olarak akı tutulması/bırakılması ve zaman içinde örnek boyunca akım ve dış manyetik alan tarafından uyarılan akı çizgilerinin düzenlenmesi şeklinde yorumlandı. Yüksek harcanım seviyelerindeki ani-çakılma durumu gözlenmesi aşırı-soğuma etkisiyle açıklanırken, düşük harcanım seviyelerindeki düzgün voltaj azalması camsı durum durulmasıyla ilişkilendirildi. Ayrıca, iki-yönlü kare dalga akımının V ? t eğrileri üzerine etkisi ölçüldü ve akım genliği ve periyodunun, sıcaklık, ve dış manyetik alanın belirli değerlerinde düzenli sinuzoidal benzeri voltaj salınımları gözlendi. Akım tarafından indüklenen bu voltaj salınımları, akı çizgilerininin (veya akım-kaynaklı öz-manyetik alan çizgilerinin) plastik akışı şeklinde yorumlandı. Deneysel sonuçlar akı çizgileri (veya öz-manyetik alan çizgileri) ile akı tutma merkezleri arasındaki etkileşimin, MgB2'de akı çizgilerinin katılığından dolayı, esnek çiftlenim olabileceğini ortaya koymaktadır.Manyetovoltaj (V ? H eğrileri) ölçümlerinde ileri bölgede saat yönüne ters histeresis etkileri; ters bölgede ise saat yönünde histeresis etkileri gözlendi. V ? H eğrilerindeki saat yönüne ters ve saat yönündeki histeresis etkiler, artan ve azalan kollar arasındaki yerel manyetik alanlardaki farka atfedilmiştir. V ? H eğrilerinin histeretik davranışı farklı yerel manyetik alanlar ile birlikte akı tutulması ve akı bırakılması arasındaki dinamik yarış üzerinden açıklanmıştır. Ayrıca, V ? H eğrilerinde ölçülen harcanımın MgB2'nin zayıf akı tutma özellikleriyle ilişkili olabilecek şekilde dH/dt'den bağımsız olduğu belirlendi. V ? ? eğrileri ölçülen voltaj harcanımının manyetik alanın akıma göre açısal yönelimine bağlı olduğunu göstermektedir. Bu gözlem MgB2 örneğinde ortalamada makroskopik eşyönelime bağlı olmayan (anizotropik) etkilerin varlığı anlamına gelmektedir.