TEK FAZL BSCCO SÜPERİLETKEN MALZEME ÜRETİMİ VE MALZEMENİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTRLMAS* The Production of Single Phase BSCCO Superconductor Samples and nvestıgatıon of Their Physical Properties* Duygu YAZC Fizik Ana Bilim Dalı Bekir ÖZÇELİK Fizik Bölümü ÖZET Bu çalışmanın amacı, BSCCO süperiletkenine V ve Ti katkılayarak, Bi- 2223 fazını saflaştırmak ve tek faz olarak sentezlemek, V ve Ti katkılı BSCCO süperiletkenlerinin yapısal, elektriksel, ve manyetik özelliklerini incelemektir. V ve Ti katkılı malzemelere ait süperiletkenlik özellikleri, XRD, SEM, R-T ve M-H sonuçları analiz edilerek yorumlanmıştır. Elde edilen bulgular, V ve Ti katkılamalarının belli bir katkı oranına kadar, Bi-2223 fazını önemli oranda arttırdığını ve %97 oranında bu fazı saflaştırabildiğimizi, katkı oranının artması ile süperiletkenliği olumsuz etkilediğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: BSCCO, XRD, SEM, Direnç, Histeresiz. ABSTRACT The aim of this study is to produce BSCCO superconductors having a structure of Bi-2223 via adding of V and substituting of Ti and then to investigate their structural, electrical and magnetic properties. The properties of V- doped and Ti substituted superconductors have been analyzed by using XRD, SEM, R-T, and M-H curves. The results show that doped-v and substituted Ti firstly increase the amount of Bi-2223 phase up to %97 percentage. Then, increasing of Ti and V contents, The Bi-2223 phase gradually decreases together with the superconducting properties. Key Words: BSCCO, XRD, SEM, Resistivity, Hysteresis. Giriş Yüksek sıcaklık süperiletkenlerinden BSCCO örneklerinde 3 farklı faz bulunmaktadır. Bu fazların kimyasal gösterimleri Bi 2 Sr 2 Ca n-1 Cu n O 4+2n formundadır. Gösterimdeki n, sistemdeki CuO 2 düzlemlerinin sayısı olup her fazın farklı süperiletkenlik geçiş sıcaklığı bulunmaktadır. Örneğin, n=1 geçiş sıcaklığı T c =20 K olan 2201 faz durumu, n=2 geçiş sıcaklığı T c =80 K olan 2212 faz durumunu ve n=3 geçiş sıcaklığı T c =110 K olan 2223 faz durumunu ifade etmektedir. Bugüne kadar Doktora Tezi-Phd.Thesis - 126 -
üretilen malzemelerde genellikle tek başına 2223 fazını içeren malzemeyi saf olarak sentezlemek hemen hemen mümkün olmamakta, üretilen malzemelerin 2223 fazıyla birlikte, büyük oranda 2212 fazı içerdiği bilinmektedir. Dolayısıyla tek başına yüksek geçiş sıcaklığı 2223 fazına sahip örneklerin sentezlenmesi bilimsel ve teknolojik yönden büyük bir önem arz etmektedir. Bu malzemeler diğer tip- süperiletkenlere göre daha esnek olduğundan teknolojide tel, ince film kaplama, süperiletken mıknatıs yapımı gibi uygulamaları bulunmaktadır. Yüksek sıcaklık faz oranını arttırmak için yapılan ilk çalışmalarda BSCCO örneklere katkı maddesi olarak kurşunun kullanılmasıdır. Stokiometrideki Bizmut elementi belirli bir oranda azaltılmış ve yerine kurşun eklenerek 2223 fazı önemli ölçüde arttırılmış ve böylece malzemenin süperiletkenlik özelliklerinin iyileşmesi sağlanmıştır. Kurşun atomları CuO 2 düzlemleri içerisinde sadece deşik (hole) konsantrasyonunu arttırmakla kalmayıp, +2 oksidasyon derecesine sahip oksijen atomları için boşluklar açılmasını sağladığı saptanmıştır. Bu şekilde 2223 fazının oluşumuna yol açıldığı düşünülmektedir. Kurşun atomlarının nominal katkılama değerinin, 0.4 atomik yüzde olduğu rapor edilmiştir.(tarascon ve ark.) BSCCO örneği içerisindeki Pb nin 2223 fazı oluşumundaki ikinci önemli rolü; faz oluşma sıcaklığını aşağıya çekerek, diğer oksitlerin kurşun içeren eriyik içerisindeki çözünülebilirliğini arttırmasıdır. Zira, Pb katkılanması sonucunda malzeme içerisinde erime noktası 800 C olan Ca 2 PbO 4 ara fazı oluşur. Bu faz 800 C civarında eriyerek sıvı hale geçer, Ca ve Cu gibi diğer elementlerin reaksiyona girebilmesi için bir ortam oluşturur. Bu şekilde 2223 faz oluşum hızı artarak tek fazlı sentezlenmiş malzeme elde edilir. Yüksek sıcaklık fazının oluşmasına engel teşkil eden nedenlerden de bahsetmek yararlı olacaktır. Birincisi; BSCCO süperiletkeninde Sr, Ca, Cu, Bi, ve Pb gibi 5 adet katyon bulunmaktadır. Tüm bu katyonların reaksiyon hızı ve mobiliteleri birbirlerinden farklı olduğundan sistem içerisine homojen olarak dağılmaları oldukça zor olmaktadır. Birden fazla elementin yüksek sıcaklıklarda birbiriyle reaksiyona girmesi sonucunda 2223 fazının azalmasına neden olan safsızlık fazlarının oluşumuna neden oluşur. İkincisi; 2223 fazının oluşabilmesi için gerekli sıcaklık aralığının oldukça sınırlı ve malzemenin stokiometrisine bağlı olmasıdır. Bu nedenle bu çalışmada, tek 2223 fazlı ya da çoğunluğunu 2223 fazının teşkil ettiği BSCCO süperiletken örnek sentezlemeyi amaçlamaktayız. Bu nedenle BSCCO süperiletkenine V ve Ti katkıları yaparak, 2223 faz oranının en yüksek oranda oluştuğu koşulları belirlemeye çalıştık.. Materyal ve Metod Materyal (BiPb) 2 V x Sr 2 Ca 3 Cu 4-y Ti y o 12+δ kompozisyonundaki örnekleri hazırlamak için % 99 saflıktaki Bi 2 O 3, PbO, V 2 O 5, SrCO 3, CaO, TiO 2 ve CuO uygun stokiyometrik oranlarda tartıldı ve agat havanda iyice karıştırıldı. Her bir katkı için 20 gr lık örnek - 127 -
hazırlandı. Kompozisyonu oluşturacak tozlar hassas sayısal terazide tartıldı. Bütün tozlar bir havan içerisine yerleştirilip, homojen bir karışım elde edebilmek için Restch marka öğütücüde yaklaşık bir saat süre ile öğütüldü. Daha sonra bu karışım, alimüna (Al 2 O 3 ) potaya konularak, programlanabilir Protherm fırına yerleştirildi. Örnek konulan fırın, oda sıcaklığından 5 C/dak. hızla 750 C ye kadar ısıtıldı ve bu sıcaklıkta 24 saat bekletildi. Daha sonra 5 C/dak. hızla oda sıcaklığına kadar soğutuldu. Bunun sonucunda elde edilen toz karışım, Restch marka öğütücüde yaklaşık iki saat süre ile öğütüldü ve platin bir potaya konularak yaklaşık 1200 o C yüksek sıcaklıkta iki saat boyunca tutularak erimeleri sağlandı. Pota içerisinde elde edilen eriyik, hızlı bir şekilde fırından alınarak, daha önceden soğutulmuş olan bir bakır plaka üzerine döküldü ve başka bir kalıpla hızlı bir şekilde üzerine bastırılarak aniden soğuması sağlandı. Bu işlemden sonra 1 3 mm kalınlığında siyah renkli parlak camlar elde edildi. Çok ince tabakalar şeklinde elde edilen malzeme daha sonra agat havan yardımıyla yeniden öğütüldü. x=0.1, y=0.05 örneği A, x=0.1, y=0.1 örneği B, x=0.1, y=0.2 örneği C, x=0.1, y=0.3 örneği D olarak isimlendirilmiştir. Metod X-ışını ölçüm analizleri Rigaku RadB model bilgisayar kontrollü CuKα (λ=1.5405 A) ışımasına sahip difraktometre kullanılmıştır. Tarama hızı 3 o /dak. olarak 2θ=2 o den 60 o ye kadar alındı. Numunelerin mikroyapısal özelliklerinin analizleri için yüksek çözünürlüğe sahip taramalı elektron mikroskobu kullanılmıştır. Elektron mikroskobu görüntüleri doğrudan örneklerin dış yüzeylerinden alınmıştır. SEM analizleri Leo Evo-40xVP model elektron mikroskobu kullanılarak yapılmıştır. Ürettiğimiz örneklerin manyetik ölçümleri 7304 model LakeShore VSM sisteminde yapıldı. Ölçümler 9, 15, 20, 25 K olmak üzere dört farklı sıcaklıkta ve 0-5000 Gauss manyetik alan aralığında yapıldı. Bu farklı dört sıcaklıkta malzemeye ait histeresiz eğrileri elde edildi. A.C. manyetik alan ölçümleri Lake Shore 7130 A.C. susceptometer sistemi ile yapılmıştır. Bu sistem karşılıklı indüktans yöntemi ile manyetik alınganlığı sıcaklığın, uygulanan alternatif alanının ve frekansın fonksiyonu olarak ölçen sistemdir. A.C. duygunluk ölçümleri 40, 60 ve 80 A/m alan ve 375Hz lik frekans altında 25-120K sıcaklık aralığında yapıldı. Araştırma Bulguları ve Tartışma Şekil 1 de A, B, C ve D örneklerine ait sıcaklığa karşı normalize edilmiş direnç grafikleri verilmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi, A ve B örneklerinin R-T eğrilerinde tek bir geçiş gözlenirken C örneğinin R-T eğrisinden T c.onset sıcaklığının azaldığı, eğride bir kuyruk oluştuğu ve T c.offset sıcaklığının da azaldığı gözlenmiştir. D örneğinin R-T eğrisinde ise dikkat çeken iki T c.onset geçiş sıcaklığının olmasıdır. C ve D örneklerinde gözlenen durumların her ikisi de iki fazlılığın göstergesidir ki bu fazlar (Bi, Pb)-2223 ve (Bi, Pb)-2212 fazlarıdır. Artan Ti konsantrasyonu ile birlikte (Bi, Pb)-2223 fazı azalmakta ve böylece tüm örnekler için hemen hemen yalnızca (Bi, Pb)-2212 fazı mevcut duruma gelmektedir. A ve B örneklerinde Bi-2223 fazının temel özellikleri olan yüksek T c.onset ve dar bir T aralığının her ikisinin de - 128 -
gözleniyor olması bu iki örneğin tek bir Bi-2223 fazına sahip olduğunu açıkça göstermektedir. Diğer örneklerde ise (Bi, Pb)-2223 ve (Bi, Pb)-2212 fazlarının bir arada olduğu görülmektedir. Yüksek T c li süperiletkenlerde, geçiş sıcaklığı T c nin malzemeye yapılan katkılanmaya bağımlılığını araştırmak, süperiletkenlik mekanizmasını anlamada temeldir. T c yi kontrol eden anahtar parametrelerden birinin CuO 2 tabakalarındaki p taşıyıcı yük yoğunluklarının olduğu düşünülmektedir. T c ve p arasında birçok bağıntı vardır. Tüm hole (deşik) katkılı yapılar için, hole konsantrasyonu ve T c arasındaki bağıntı T c T c max = 1-82.6 (p - 0.16) 2 (1.1) max şeklinde verilen Presland (Presland, 1991) bağıntısıdır. Buradaki T c, ulaşılan en yüksek T c değeridir ve Bi-2223 fazı için 110K, Bi-2212 fazı için 85K dir. p ise CuO 2 tabakalarındaki birim Cu atomu başına düşen hole konsantrasyonudur. Bi 1.7 Pb 0.3 V x Sr 2 Ca 2 Cu 4-y Ti y O 12+ süperiletken örnekleri için hesaplanan p, hole sayısı değerleri, tablo 1 de verilmektedir. Tablo 1 den görülebileceği gibi, 0,1 V konsantrasyonlu ve sırasıyla 0.05, 0.1, 0.2, 0.3 Ti konsantrasyonuna sahip A, B, C ve D örneklerinde, artan Ti konsantrasyonuyla hole sayısının giderek azaldığı bunun sonucunda ise T coffset sıcaklığının azaldığı görülmektedir. R T /R 300K 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 C D 0,0 50 100 150 200 250 300 Sıcaklık(K) Şekil 1- A, B, C ve D örnekleri için sıcaklığa karşı normalize edilmiş direnç eğrileri A B - 129 -
Çizelge 1. A, B, C ve D örneklerine ait T c.onset ve T c.offset sıcaklık değerleri ve hole sayıları. Örnek Adı T c ( 0 K) T( 0 K) Hole sayısı, p A T C.onset =111.76K 14.00K 0,129 T C.offset =97.76K B T C.onset =110.3K 12.50K 0,130 T C.offset =97.8K C T C.onset =109.65K 14.05K 0,118 T C.offset =94.60K D T C.onset =111.64K-104.7K T C.offset =72.38K 39.26K 0,100 Örneklere ait SEM fotoğrafları 1 cm lik ölçek 10 μm yi gösterecek şekilde ve 2500 büyütme yapılarak çekilmiştir. Şekil-2 de A örneğine ait fotoğraf sol üstte, B örneğine ait fotoğraf sağ üstte, C örneğine ait fotoğraf sol altta ve D örneğine ait fotoğraf ise sağ altta verilmiştir. SEM fotoğraflarından görülebileceği gibi ısıl işlemden geçmiş numuneler amorf yapıdan çok kristalli yapıya dönüşmüştür. A ve B numunelerinde kristallerin birbiri ile daha yakın olduğu görülmektedir. Numuneler hemen hemen kristalleşmiş ve amorf yapı ortadan kalkmıştır. Bunun sonucu olarak plaka ve iğne şeklinde kristaller oluşmuştur. Numunelerin, yaprağa benzer bir yapıda istiflenmiş yapıya sahip oldukları görülmektedir ve bu istiflenme x-ışını kırınım desenlerinde c-örgü parametresinin artmasıyla doğrulanmaktadır. Yine kristallerin birbirleri arasındaki mesafenin azlığı ve kristallerin büyüklüğü x-ışını kırınım desenlerinde daha şiddetli piklerin oluşmasına neden olmuştur. Bu mesafenin azlığı kristallerin birbiri ile daha iyi temas etmesine ve bunun sonucu olarak da süperiletkenlik parametrelerinden kritik sıcaklık değerine olumlu etki ettiği düşünülmektedir. Ti katkı miktarının arttığı C ve D örneklerinde ise camsı yapının artma eğiliminde olduğu gözlenmektedir. Bunun sonucunda da homojenlikte ve iğne şeklindeki kristallerin boyutunda azalma olduğu görülmektedir. Katkı oranı arttıkça numunelerdeki kristal sınırları genişlemiş ve birbirlerinden ayrılmışlardır. Bu durum, katkı oranı arttıkça tanecikler arası bağlantıların zayıflaması (weak links) olarak açıklanabilir. Bu ise R-T eğrilerinde geçiş aralığının artmasına neden olur. Tüm bu sonuçlar R-T ve XRD sonuçlarıyla desteklenmektedir. - 130 -
A B C D Şekil-2: Örneklere ait SEM fotoğrafları (20 kv,x2000, 10µm) Bi 1.7 Pb 0.3 V x Sr 2 Ca 2 Cu 4-y Ti y O 12+ bileşiğine ait oda sıcaklığında kaydedilen A, B, C ve D ( x = 0.1; y= 0.05, 0.1, 0.2, 0.3) örneklerinin X ışınları kırınım desenleri şekil 3 de, görülmektedir. Şekilden de görüldüğü üzere A ve B örneklerinde (Bi, Pb)-2223 fazı hemen hemen tek faz olarak elde edilmişse de C, D örneklerinde çok fazlı bir durum söz konusudur. Bu desenlerde (Bi, Pb)-2212 ve (Bi, Pb)-2223 fazları değişik oranlarda mevcuttur. XRD desenlerinden elde edilen sonuçlara göre herhangi bir safsızlık pikine rastlanılmamıştır. Katkısız örneğin X ışınları kırınım desenleri ile kıyasladığımızda safsızlık pikinin ortadan kalkması bize ısıl işlem süresi ve sıcaklığının uygun bir değerde olduğunu ve katkılanan malzemelerin - 131 -
yapıya iyi bir şekilde nüfuz ettiğini göstermektedir. Malzemenin kristal yapısı tetragonal olup birim hücre parametreleri Çizelge 2. de verilmektedir. X-ışını kırınım desenlerindeki piklerin karekterizasyonu Maeda ve arkadaşlarının (1990) verdikleri X-ışını kırınım desenlerinden ve Uluslararası Difraksiyon Bilgi Merkezi (CDD) verileri ile karşılaştırılarak yapıldı. Buradaki düşük sıcaklık (2212) ve yüksek sıcaklık (2223) fazlarının hacimsel oranları, Chiu ve arkadaşlarının (1994) tarafından verilen aşağıdaki bağıntılar yardımıyla hesaplandı. Buradaki H, yüksek sıcaklık fazındaki piklerin şiddetlerini, L ise düşük sıcaklık fazındaki piklerin şiddetlerini göstermektedir. V 2223) H H ( (1.2) L V 2212) H L ( (1.3) L Sonuçlar çizelge 2 de birim hücre parametreleriyle birlikte verilmektedir. Bu sonuçlardan da görüldüğü gibi A örneğinde (Bi, Pb)-2223 fazı hemen hemen tek faz olarak elde edilmiştir. Şekil 3- x=0.1; y=0.05 (A örneği), y=0.1 (B örneği), y=0.2 (C örneği), y=0.3(d örneği) örneklerinin XRD sonuçları. - 132 -
Çizelge 2. A, B, C, D örneklerinin birim hücre parametreleri ve ortalama tanecik boyutları. Örnek Adı 2223 (%) 2212 (%) a=b (Å) c(å) L hkl (Å) A %97 %3 5.4037 37.0192 629,6 B %87 %13 5.4031 36.9931 629 C %30 %70 5.4067 30.7459 564 D %5 %95 5.4039 30.7198 511 Hazırlanan numunelerin kristal büyüklükleri Scherrer eşitliği kullanılarak, L hkl = 0.9 λ/ βcosθ (1.4) hesaplanmıştır [B. D. Cullity, Element of X-ray Diffraction, Addition Wesley, Reading, MA,1978]. Burada L hkl ; Ortalama kristal büyüklüğünü, λ; kullanılan x-ışını kaynağının dalga boyunu, β; x-ışını desenlerindeki piklerin yarı yükseklik pik genişliğini (Full Width Half Maximum, FWHM) ve θ; pik açısını göstermektedir. Kristal büyüklükleri çizelge.2 de verilmektedir. Kristal büyüklükleri doğrudan kristalin kalitesi hakkında bilgi verir ve XRD ile elde edilen kırınım pikinin yarı yükseklik pik genişliği ile ters orantılıdır. Kırınım pikinin oldukça dar olması kristal büyüklüğünün büyük olmasını sağlamakta ve bu durumda kristalin kaliteli bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir. Çizelgeden de görüldüğü gibi artan katkı oranıyla birlikte ortalama kristal büyüklükleri azalmaktadır. Bu sonuç da R-T ve SEM fotoğraflarıyla desteklenmektedir. V ve Ti katkılı örneklere ait manyetik histeresiz ölçümleri; A, B, C, D, E, F, G örnekleri için 9 K, 15K, 20K ve 25K olmak üzere dört farklı sıcaklıkta yapıldı. Bu örneklere ait 9K de elde edilen histeresiz eğrileri,şekil4 de görülmektedir. V ve Tikatkılı örneklerin hepsi benzer davranış göstermektedir. Artan sıcaklıkla birlikte manyetizasyon değerinin azalması gibi yüksek sıcaklık süperiletken malzemelerin genel karakteristik özelliği, örneklerin tümünde görülmüştür. M-H eğrisindeki değişimin, diğer süperiletken malzemelerle karşılaştırıldığında oldukça küçük olduğu görülmüştür. Tüm histeresiz eğrileri sıfır alan soğutmalı olarak elde edilmiştir. - 133 -
0,15 0,1 0,05 0-5000 -3000-1000 1000 3000 5000-0,05-0,1-0,15 M (emu) A 9K B 9K C 9K D 9K H (Oe) Şekil 4- A, B, C ve D örneklerine ait 9 K de elde edilen histeresiz eğrileri. Ayrıca histeresiz eğrilerinin büyüklüklerinde göze çarpan farklılıklara dikkat çekelim. Histeresiz eğrilerinin alan boyutları, artan sıcaklık değerleriyle azalmıştır. Örneklerin, 9K, 15K, 20K ve 25K sıcaklık değerlerinde süperiletkenliğin kaybolmaya başladığı kritik alan H c1 değerlerinde artan sıcaklıkla birlikte gözle görülür bir düşüş vardır. Eğer örneklerin manyetizasyonun oluşan akımdan kaynaklandığı düşünülürse, sıcaklığın artması termal dalgalanmalara neden olacak ve Cooper çifti yoğunluğunu etkilemesine neden olacaktır. Bu durumda M-H eğrisi içinde kalan alanın azalmasına neden olacaktır. Açıkça görülmektedir ki, H c1 kritik alanından daha büyük bir H alanının uygulanması, örneğin içine akı çizgilerinin girmesine neden olur ve bu histeresiz eğrilerinde bir daralma meydana getirir. Mıknatıslanma farkının büyüklüğü yani M ( H, T) ( M M ) artan sıcaklıkla birlikte daha da küçülmüştür. Burada M + ve M - sırasıyla, uygulanan H a manyetik alanın sabit değerinde mıknatıslanmadaki artma ve azalmayı göstermektedir. Bean kritik durum modeline göre, mıknatıslanma ΔM(H, T) deki bu fark, süperiletken malzemenin J c (H, T) kritik akım yoğunluğuyla doğrudan orantılıdır (Bean, 1947). Kritik akım yoğunluğu, J c, süperiletkenin bir içsel (intrinsik) parametresi değildir. Ayrıca, yüzey etkileri var olan Bi 1.7 Pb 0.3 V x Sr 2 Ca 2 Cu 4-y Ti y O 12+ gibi bir sistemde malzemedeki kritik akımları düşünürken, bu yüzey akımlarına dikkat etmek gerekir. Bununla beraber, Bean in kritik durum modeli sistemdeki çivilenme merkezlerindeki gerilmelerinin bir gösterimini sağlamaktadır. Örneklere ait manyetik kritik akım yoğunluğu, denklem (1.5) de verilen - 134 -
M J C 20 (1.5) a a(1 ) 3b formülüne göre hesaplanmıştır. Burada a ve b (a<b) malzemenin boyutlarıdır Bu hesaplamalar dört farklı sabit sıcaklık değerleri için yapılmıştır. Şekiller, J c değişimini, alanın bir fonksiyonu olarak göstermektedir. J c değerleri histeresiz eğrilerinin H 0 olmayan kısımlarından türetilmiştir. Çizelge 3. A, B, C, D örneklerine ait kritik akım yoğunlukları değerleri. Örnek Adı J cmag ( 9 K de) A/cm 2 J cmag (15K de) A/cm 2 J cmag (20K de ) J cmag (25 A/cm 2 K de) A/cm 2 A 1.4x10 5 0.73x10 5 0.49x10 5 0.28x10 5 B 0.85 x10 5 0.54 x10 5 0.43 x10 5 0.18 x10 5 C 0.65 x10 5 0.45 x10 5 0.28 x10 5 0.14 x10 5 D 0.58x10 5 0.39x10 5 0.23x10 5 0.11x10 5 Elde edilen sonuçlar ayrıca Çizelge 3 de gösterilmiştir. 9 0 K sıcaklığında kritik akım yoğunluğu J c, maksimum değer 1,4x10 5 A/cm 2 seviyesinde olurken daha sonra sıcaklığın arttırılmasıyla bu değer azalmıştır. V ve Ti-katkılı bütün örneklerde 9 0 K sıcaklığında J c nin alan bağımlılığının güçlü ve düzgün olduğu görülmüştür. Bu davranışın nedenini, zayıf tanecik bağlantılardan kaynaklanmasının yanı sıra BiPb- 2212 ve BiPb-2223 fazlarının her ikisinin birden şekillenmesine bağlayabiliriz. Genel olarak sıcaklığın 9K in üzerindeki sıcaklıklarda zayıf manyetik alan bağımlılığı olmasına rağmen yüksek değerli kritik akım yoğunluğu, J c hesaplanmıştır. Bu beklenen bir durumdur. Zira, örneğin manyetizasyon eğrisi malzemenin yüzeyinde çivileme merkezlerinin varlığını gösterir bir şekilde döngü (loop) olarak şekillenir. Ayrıca, yüksek sıcaklık süperiletken malzemelerde, süperiletken olmayan safsızlık fazlarının akı-çivileme mekanizmasında yüksek derecede etkin olduğu oldukça iyi bir şekilde bilinmektedir. Sonuçta, daha yüksek bir J c kritik akım yoğunluğu değeri, az miktardaki süperiletken olmayan safsızlıklı durumda oluşur. Sistemdeki çivileme etkisinin düşük sıcaklıklarda daha güçlü olduğu sonucuna ulaşılabilir Bi 1.7 Pb 0.3 V x Sr 2 Ca 2 Cu 4-y Ti y O 12+ sisteminin kritik akım yoğunluğu J c değeri şekillerden ve çizelge 3 ten de görüldüğü gibi 9 K ve 25 K sıcaklık aralığında güçlü bir sıcaklık bağımlılığı göstermektedir. 25 K in altındaki sıcaklık değerinde kritik akım yoğunluğu J c nin güçlü sıcaklık bağımlılığı sistemdeki akı hareketlerinin ısıl aktivitesiyle açıklanabilir. Şu ana kadarki sonuçlar - 135 -
Bi 1.7 Pb 0.3 V x Sr 2 Ca 2 Cu 4-y Ti y O 12+ sistemi için akı çivilenmesinin etkin olduğunu göstermektedir. Buradan kritik akım yoğunluğu J c nin süperiletken bir malzeme içerisindeki kusurlar ile ilişkili olduğu ve yüksek J c değeri malzemelerdeki yüksek akı çivilenmesinin varlığını gösterdiği ve sistemdeki çivileme etkisinin düşük sıcaklıklarda daha güçlü olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Kaynaklar ANDERSON P.W., 1987,Science 235, 1196, ASADA, Y., MAEDA, H., VE OGAVA, K., 1988, Jpn. J. Appl. Phys. 27 L665. BEAN C.P., 1962 Phys.Rev.Lett. 8 (1962) 250. COŞKUN, A., EKİCİBİL, A., ÖZÇELİK B VE KYMAÇ, K., 2005, Chinese Journal of Physics, Vol. 42, N. 1. EKİCİBİL A., ÖZKURT, B., ÖZÇELİK, B. VE KYMAÇ, K., 2006, Journal Alloy and Compound, Vol. 151, N. 143. MAEDA, H., ve TANAKA, Y., 1988. Jpn. J. Appl. Phys. Lett. 4, L209 KSHORE K. N., M. MUrALDHAR, V. H. BABU, 1993, Physica (Utrecht) 204C, 299 KANA, T. KAMO, S. MATSUDA, Japan J. Apply. Phys. 28.L551 (1989) RATEAU M., R. SURYANAYARANA, Physica (Utrecht) 162/164C, 1199 (1989) SMON S., G. LONCA,. BARBUR, Physica (Utrecht) 162/164C.1289 (1989) SÖZERİ H., GHAZANFARİ, H. ÖZKAN, A. KLÇ, Supercod. Sci. Tech. 20 (2007) 1. TARASCON J. M., BARBOUX P., HULL G. W., Phys. Rev. B 39 (1989) 4316 YAMANAKA H., H. ENOMOTO, J. S. SHN, 1991 Japan J. Appl. Phys. 30, 645-136 -