The effect of Au diffusion-doped on structural, superconducting and mechanical properties of Bi1.8Pb0.35Sr1.9Ca2.1Cu3Oy

Bu çalışmada, katıhal tepkime yöntemiyle hazırlanan Bi1,8Pb0,35Sr1,9Ca2,1Cu3Oy süperiletken numunelerinin bir yüzeyine altın buharlaştırılarak 830°C' de 10, 20 ve 50 saat' lik tavlama sonucu ince altın tabakasının numuneye difüze olması sağlandı. Bu işlemden sonra, difüzyon yolu ile numuneye altın katkılamanın ve difüzyon ısıl işlem süresinin numunelerin süperiletkenlik, yapısal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelendi. Karşılaştırma yapmak için aynı şartlarda katkısız numune de hazırlandı. Elektrik, manyetik ve süperiletkenlik özelliklerini belirlemek için DC özdirenç, kritik akım yoğunluğu ve AC alınganlık ölçümleri yapıldı. Mekanik özelliklerini belirlemek için ise mikrosertlik ölçümleri yapıldı. Numunelerin mekanik özellikleri difüzyon ısıl işlen süresine ve yüke bağlı olarak belirlendi. Faz analizi ve örgü parametrelerinin belirlenmesi için X-ışınları kırınımı incelemesi, mikroyapı incelemeleri için ise SEM ölçümleri yapıldı. Bu ölçümler sonucunda altın katkılanmış numune ile ve katkısız numune karşılaştırdığında, c örgü parametresinin, kritik akım yoğunluğunun, kritik dönüşüm sıcaklığının arttığı ve taneciklerin büyüdüğü gözlendi. Ayrıca mekanik özellikler ve Bi-2223 fazında iyileşmeler belirlendi. Difüzyon ısıl işlem süresi azaldıkça, numune yüzeyindeki boşlukların sayısı ve büyüklüğü artmış, c örgü parametresi, kritik dönüşüm sıcaklığı ve kritik akım yoğunluğu azalmıştır. Bunlara ek olarak altının difüzyon katsayısı ve aktivasyon enerjisi hesaplandı. Bu sebeple 500, 600, 700, 750, 800 °C de 10 saat süreyle difüzyon-tavlaması yapılarak katkısız numune üzerine buharlaştırılan ince altın tabakasının numuneye difüze olması sağlandı. Yüksek sıcaklık süperiletkenlerde difüzyon parametrelerinin belirlenmesinde birkaç metot vardır. Bunlardan en yaygın olanları şunlardır: Numunenin özdirencini ölçerek, numunelerin XRD verilerinden örgü parametrelerini hesaplayarak, X-ray Fluorescence tekniği ve radio-tracer yöntemidir. Bu çalışmada yukarıda bahsedilen ilk iki yöntem kullanıldı. 500-800°C arasında üretilen altın katkılanmış Bi-2223 numunelerinin difüzyon ısıl işlem sıcaklığına bağlı difüzyon katsayısını hesaplamak için D=D0 exp(-Ea/kBT) bağıntısı kullanıldı ve altının aktivasyon enerjisi (Ea), 1,08 eV olarak hesaplandı. Bu çalışmada, süperiletken BSCCO numunesine difüzyon yoluyla altın kakılanmasıyla meydana gelen yapısal, süperiletkenlik ve mekanik özelliklerindeki iyileşmenin nedenleri tartışıldı. Anahtar Kelimeler: Bi-2223 fazı, Bi-2212 fazı, Yüksek sıcaklık süperiletkenler, Difüzyon katsayısı, Geçiş sıcaklığı, Taşıma kritik akım yoğunluğu, Taneler arası ve tane içi akım yoğunluğu, Mekanik özellikler.