ساخت، مشخصه یابی و مطالعه ویژگی های ساختار بلوری، الکتریکی و مغناطیسی ترکیب ابررسانایی Y2Ba5Cu7Ox

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مجتبی مظاهری ¹ (استادیار فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران)
شهریار جاماسب ² (استادیار مهندسی پزشکی، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران)

تاريخ الإرسال : 24 الأحد , رجب, 1440 تاريخ التأكيد : 29 الثلاثاء , ربيع الأول, 1441 تاريخ الإصدار : 24 الأربعاء , صفر, 1441

الکلمات المفتاحية: ساختار بلوری, ویژگی الکتریکی, ابررسانایی, خانواده YBCO,

ملخص المقالة :

ترکیب جدید ابررسانای دمای بالا با فرمول Y₂Ba₅Cu₇O_x (Y257) از خانواده YBCO با استفاده از روش حالت جامد استاندارد ساخته شد. پودر مواد اولیه در حضور هوا کلسینه شد و در مرحله بعد قرص­های نمونه در حضور گاز اکسیژن تف­جوشی شدند. سلول واحد این ترکیب شامل چینش متوالی سلول واحد ترکیب­های Y123، Y124 و یک لایه اضافی BaO است که در راستای محور c بر روی هم قرار گرفته­اند. ویژگی‌های ساختار بلوری و گروه فضایی این ترکیب با استفاده از آنالیز پراش پرتو X و روش پالایش ریتولد مطالعه شده است. مقاومت ویژه الکتریکی ترکیب Y257 در دمای گذار ابررسانایی آغازی برابر 98 K به شدت کاهش یافت و در دمای گذار ابررسانایی نهایی برابر 92 K به مقدار صفر ‌رسید. مقاومت ویژه الکتریکی این ترکیب در بازه دمای اتاق تا دمای گذار ابررسانایی آغازی، رفتار فلز گونه دارد. در آزمایش اندازه­گیری مقاومت الکتریکی نمونه بر حسب دما با اعمال میدان مغناطیسی، مقاومت ویژه الکتریکی با شیب کمتری به مقدار صفر نزدیک شد و دچار پهن شدگی شد. اعمال میدان مغناطیسی، باعث افزایش گستره گذار ابررسانایی و کاهش دمای گذار ابررسانایی نمونه­ها شد. رفتار مقاومت ویژه الکتریکی در حضور میدان مغناطیسی خارجی از مدل خزش شار فعال شده گرمایی تبعیت می­کند.

المصادر:

 [1] J.G. Bednorz, K.A. Müller, “Possible high Tc superconductivity in the BaLaCuO system,” Zeitschrift für Physik B Condensed Matter, Vol. 64, pp. 189–193, 1986.

[2] A.L. Patrick, N. Nagaosa, X.G. Wen, “Doping a Mott insulator: Physics of high-temperature superconductivity,“ Review of Modern Physics, Vol. 78, pp.17-78, 2006.

[3] M.K. Wu, J.R. Ashburn, C.J. Torng, P.H. Hor, R.L. Meng, L. Gao, Z.J. Huang, Y.Q. Wang, C.W. Chu, “Superconductivity

at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure,“
Physical Review Letters, Vol. 58, pp. 908-910, 1987.

[4] R. Hackl, “Superconductivity in copper-oxygen compounds,” Crystalline Materials, Vol. 226, pp. 323-342, 2011.

[5] C. Park, R.L. Snyder, “Structures of High Temperature Cuprate Superconductors,” Journal of the American Ceramic Society, Vol. 78, pp. 3171-3194, 1995.

[6] J.Y. Genoud, T. Graf, G. Triscone, A. Junod, J. Muller, “Variation of the superconducting and structural properties of Y2Ba4Cu7Oz with oxygen content (14.1 <z< 15.3, 30K⩽Tc⩾ 95K),” Physica C: Superconductivity and its Applications, Vol. 192, pp. 137-146, 1992.

[7] J. Eck, US61/130,637, U.S. Provisional Patent, 2008.

[8] A. Aliabadi, Y. Akhavan Farshchi, M. Akhavan, “A new Y-based HTSC with Tc above 100K,” Physica C: Superconductivity and its Applications, Vol. 469, pp. 2012-2014, 2009.

[9] V. Rouco, E. Bartolomé, B. Maiorov, A. Palau, L. Civale, X .Obradors, T. Puig, “Vortex creep in TFA YBCO nanocomposite films,” Superconductor Science and Technology, Vol. 27, pp. 115008-115015, 2014.

[10] S.K.H. Lam, “Observation of thermally activated flux creep in microbridges,” Superconductor Science and Technology, Vol. 11, pp. 1177–1180, 1998.

[11] P.W. Anderson, “Theory of Flux Creep in Hard Superconductors,” Physical Review Letters, Vol. 9, pp. 309-311, 1962.

[12] T.T.M. Palstra, B. Batlogg, L.F. Schneemeyer, J.V. Waszczak, “Role of anisotropy in the dissipative behavior of high temperature superconductors,” Physical Review B, Vol. 43, pp. 3756-3759, 1991.

[13] V. Ambegaokar and B.I. Halperin, “Voltage Due to Thermal Noise in the dc Josephson Effect,” Phys. Lett., Vol. 22, pp. 1364-1366, 1969.

[14] M. Mazaheri, S. Jamasb, “Electrical transport in the superconducting and normal states in Y2Ba5Cu7Ox high temperature superconductor,” Solid State Communications, Vol. 234, pp. 21–25, 2016.

[15] T. Kruaehong, “Preparation and Characterization of the New Y257 Superconductors,” Advanced Materials Research, Vol 770, pp. 22-25, 2013

[16] T. Kruaehong, “Electrical properties and crystal structure of Y123, Y358 and Y257/Y211 composite bulk superconductors,” International Journal of Physical Sciences, Vol. 9, pp. 360-367, 2014.

[17] M. Mazaheri, S. Ghasemi, A. Heidarpour, “An Approach to Synthesis a New Superconductor Belonging to the YBCO Family: Y2Ba5Cu7Ox,” Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, Vol. 28, pp. 2637–2640, 2015.

[18] T. Kruaehong, S. Sujinnapram, T. Nilkamjon, S. Ratreng and P. Udomsamuthirun, “Fabrication of the new Y257 bulk superconductor by melt process,” Key Engineering Materials, Vol. 675-676, pp 307-311, 2016. 

[19] T. Kruaehong, S. Sujinnapram, P. Udomsamuthirun, T. Nilkamjon and S. Ratreng, “The Effect of Ti doped on the Structure of Y134 and Y257 Superconductors,” Current Applied Science and Technology, Vol. 18, pp. 126-132, 2018.

[20] M.O. Eatough, D.S. Ginley, B. Morosin, and E.L. Venturini, “Orthorhombic tetragonal phase transition in high temperature superconductor YBa2Cu3O7,” Applied Physics Letters, Vol. 51, pp. 367-369, 1987.

[21] ه. احمدی مقدم، م.ح. پایدار، "بررسی تأثیر اندازه ذرات پودر بر ریزساختار، خواص مکانیکی و هدایت الکتریکی سرامیک های سدیم بتا آلومینا" مجله مواد نوین، جلد 9، شماره 4، ش. ص. 107-116، تابستان 1398.

[22] H.S. Gamchi, G.J. Russel, K. N. R. Tailor, “Resistive transition for YBa2Cu3O7-δ-Y2BaCuO5 composites: Influence of a magnetic field,” Physical Review B, Vol. 50, pp. 12950-12958, 1994.

[23] P. Scherrer, “Bestimmung der Größe und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels Röntgenstrahlen,” Göttinger Nachrichten Gesell., Vol. 2, pp. 98, 1918.

[24] ا. جعفری، "بررسی دو پرایمر نانو ساختار نیکل-فسفر و فسفات-روی بر مقاومت به خوردگی فولاد کم کربن رنگ شده"، مجله مواد نوین، جلد 9، شماره 4، ش. ص. 50-33، تابستان 1398.

[25] ص.ع. حسن زاده، ت. اصفهانی، "تاثیر زمان آسیاکاری مکانیکی بر سنتز نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به روش مکانوشیمیایی"، مجله مواد نوین، جلد 9، شماره 3، ش. ص. 89-100، بهار 1398.

[26] ف. پیامی، ه. توکلی، "ساخت، مشخصه یابی و بررسی فرآیند حذف رنگ متیلن بلو توسط نانوذرات اکسید پروسکایت La0.9Sr0.1FeO3"، مجله مواد نوین، جلد 9، شماره 3، ش. ص. 168-145، بهار 1398.

[27] C.P. Poole, H.A. Farach, R.J. Creswick, R. Prozorov, “Superconductivity”, 2nd edition, Academic Press, 2007.

[28] T.T.M. Palstra, B. Batlogg, L.F. Schneemeyer, J.V. Waszczak, “Thermally Activated Dissipation in Bi2.2Sr2Ca0.8Cu2O8+δ,” Physical Review Letters, Vol. 61 pp. 1662-1665, 1988.

[29] T.T.M. Palstra, B. Batlogg, R.B. vanDover, L.F. Schneemeyer, J.V. Waszczak, “Critical currents and thermally activated flux motion in high-temperature superconductors,” Applied Physics Letters, Vol. 54, pp. 763-765, 1989.

[30] A.P. Malozemoff, T.K. Worthington, E. Zeldov, N.C. Yeh, M.W. Mc Elfresh, F. Holtzberg, “Strong Correlation and Superconductivity”, Springer Series in Solid State Science, Springer-Verlag, 1989.

[31] T.T.M. Palstra, B. Batlogg, R.B. van Dover, L.F. Schneemeyer, J.V.Waszczak, “Dissipative flux motion in high-temperature superconductors,” Physical Review B, Vol. 41, pp. 6621-6632, 1990.

[32] M. Tinkham, “Resistive Transition of High Temperature Superconductors,” Physical Review Letters, Vol. 61, pp. 1658-1661, 1988.

[33] R. Gross, P. Chaudhari, D. Dimos, A. Gupta, G. Koren, “Thermally activated phase slippage in high-Tc grain-boundary Josephson junctions,” Physical Review Letters, Vol. 64, pp. 228-231, 1990.

[34] Y. Yeshurun, A.P. Malozemoff, “Giant Flux Creep and Irreversibility in an Y-Ba-Cu-O Crystal: An Alternative to the Superconducting-Glass Model,” Physical Review Letters, Vol. 60, pp. 2202-2205, 1988.

[35] T. Yang, Z.H. Wang, H. Zhang, J. Fang, Y. Nie, L. Qiu, S.Y. Ding, “Effective activation energy and phase diagram in the Er doping MTG-YBa 2Cu 3O 7- δ crystal,” Physica C: Superconductivity and its Applications, Vol. 384, pp. 130-136, 2003.

[36] H. Shakeripour, M. Akhavan, “Thermally activated phase-slip in high temperature cuprates,” Superconductor Science and Technology, Vol. 14, pp. 234-239, 2001.