Investigation of physical properties of Gd doped Bi-2223 superconductors

Birçok araştırmacı farklı elementlerin yüksek sıcaklık süperiletkenlere katkılanmasının etkilerini araştırmaktadır. Bu araştırmaların iki amacı vardır; yüksek sıcaklık süperiletkenliğin temel mekanizmasını anlamak ve yüksek sıcaklık süperiletkenlerin mekanik ve süperiletkenlik özelliklerini geliştirmek. İkinci amaç yüksek sıcaklık süperiletkenlerin teknolojik uygulamaları açısından oldukça önemlidir. Yüksek sıcaklık süperiletkenler içerisinde bakır oksitler (kupratlar) en önemli gruptur. Bakır oksitler arasında BSCCO sistemi, yaygın olarak incelenmiş ve bazı teknolojik uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu tezde, Bi-2223 fazına Gd katkılamanın süperiletkenlik ve mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Gd iyonlarının BSCCO sisteminde Ca iyonlarının yerine geçtiği düşünülmektedir. Bu düşünce taşıyıcı yük yoğunluğuna bağlı olan geçiş sıcaklığındaki (Tc) ve birim hücrenin c parametresindeki azalma ile desteklenmektedir. Gd iyonlarının yarıçapı Ca iyonlarının yarıçapından küçüktür ve c parametresindeki azalma iyon yarıçaplarının farkı ile açıklanabilir. Kritik akım yoğunluğu (Jc) değerlerindeki azalma ve SEM görüntüleri, Gd içeriği arttıkça numunlerin tanecik bağlantılarının zayıfladığını göstermektedir. Gd katkısı arttıkça zayıf bağlantı özelliği artmaktadır. Gd katkısı 2223 fazının oluşumunu zayıflatmış ve sonuçta Gd katkısı arttıkça 2223 fazının oranı azalmış ve 2212 fazının oranı artmıştır. Gd elementinin yüksek manyetik momentinin süperiletken durumda Cooper çiftlerini etkilediği düşünülmektedir. Çiftlerin spinleri Gd elementinin manyetik momenti olumsuz etkileyerek çift-ayrışması etkisi de taşıyıcı yoğunluğunun azalmasına neden olabilir. Bu tez sonucunda BSCCO sistemine Gd katkılanmasının süperiletkenlik ve mekanik özelliklerini olumsuz etkilediği görülmüştür.