Nitratlı Bileşikler ile Hazırlanan YBCO Seramik Süperiletken Malzemelerde Li Katkısının Elektriksel ve Yapısal Etkilerinin İncelenmesi

Bu çalışmada yüksek sıcaklık seramik süperiletkenlerden olan Yittriyum Baryum Bakır Oksit (YBCO) bulk malzemede, Baryum (Ba) yerine % 0,005 ve 0,1 Lityum (Li) katkısı yapılmıştır. Üretilen katkılı malzemelerde değişimin gözlenebilmesi için, katkısız YBCO örneğiyle karşılaştırılmış ve meydana gelen elektriksel ve yapısal değişiklikler tartışılmıştır. Üretim için kullanılan malzemelerin tamamı nitratlı olarak temin edilmiştir. Elde edilen malzemelerin sıcaklığa karşı özdirenç (ρ-T), akım yoğunluğuna karşı gerilim (J-V), X-ışını kırınım desenleri (XRD) ölçümleri yapılarak grafikleri elde edilmiş ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmıştır. Bu sonuçlara göre Li katkısının arttırılması ile kritik geçiş sıcaklığının düştüğü gözlenmiştir. Aynı şekilde katkı miktarının artması ile kritik akım yoğunluğunun da düştüğü gözlenmiştir. XRD sonuçlarında karakteristik pikler (013) ve (103) pikleri sola doğru kaymış ve SEM görüntülerinde tanecikler küçülmüş ve aralarındaki boşluklar artmıştır. Sonuç olarak Li katkısının süperiletkenlik özelliklerini bozduğu anlaşılmıştır.

Investigation of the Electrical and Structural Effects of Li Dopping on YBCO Ceramic Superconducting Materials Prepared with Nitrate Compounds

In this study, at the Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO) bulk material, which is one of the high temperature ceramic superconductors 0.005 and 0.1 Lithium (Li) was added to instead of Barium (Ba). In order to observe the change in the doped materials produced, it is compared with the pure YBCO sample and the resulting electrical and structural changes are discussed. All materials used for production were supplied as nitrate. Obtained materials, elecrical resistivity - temperature (ρ-T), current density versus voltage (J-V), X-ray diffraction patterns (XRD) measurements were obtained and their graphs were obtained and scanning electron microscopy (SEM) images were taken. According to these results, it was observed that the critical transition temperature decreased with the increase of Li contribution. In the same way, It was observed that the critical current density decreased with the increase in the amount of additives. In the XRD results, the characteristic peaks (013) and (103) were shifted to the left and particles size are decrease and also the intergranular spaces were increased in the SEM images. As a result, it is understood that Li contribution disrupts the superconductivity properties.

Kaynakça

Alecu G. (2004). Romanion Reports of Physics, 56, 404-12.

Antal, V., Volochová, D., Kavecanský, V., Kovác, J., Diko, P. (2017). Influence of annealing in oxygen and argon on the superconducting properties of Li-doped YBCO single-grain bulks, Physica C: Superconductivity and its Applications, 541, 22–29

Bardeen, J., Cooper, L.N. and Schrieffer (1957). J. R., Phys. Rev. Lett. 108, 1175-204.

Horvath, D., Harnois, C., Noudem, J.G. (2008). Li and Ce doping of melt-textured YBCO: Improved jc at medium fields, Materials Science and Engineering B, 151, 36–39.

Hughes, D.D. (1988). Meterials Matter 4, 741–45.

Josephson, B.D. (1962). Phys. Letters 1, 251-53.

Kikuchi, M., Syono, Y., Tokiwa, A., Oh-ishi, K., Arai, H., Hiraga, K, Kobayashi, N., Sasaoka, T., Muto, Y. (1987). Thermal and X-ray analyses of high temperature superconductor YBa2Cu3O6.74, Japanese Journal of Applied Physics 26, 1066–69,

Manton, S.J., Beduz, C., Yang, Y., Deligiannis, K., deGroot, P.A.J. (1998). Enhanced flux pinning in lithium doped melt grown YBCO by low fluency neutron irradiation, Materials Science and Engineering 853, 152- 84.

Meissner, W. and Ochsenfeld, R. (1933). Naturwisschaften, 21, 787-88.

Onnes, H.K. (1911). The resistance of pure mercury at helium temperature, Leiden Community No. 120b, 122b, 124c,.

Raymond A., Serway, (2007). John W. Jewett, Serway Physics, Third Edition USA Chicago 1305.

Rose-Innes, A.C., Rhoderick, E.H. (1978). Introduction to Superconductivity Second Edition, Oxford Pergamon Press, Chapter: 21 (2), 19.

Turkoz, M. B., Nezir, S., Ozturk, O., Asikuzun, E., Yildirim, G., Terzioglu, C. and Varilci, A. (2013). Experimental and Theoretical Approaches on Mechanical Evaluation of Y123 system by Lu addition, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 24 (7), 2414-21.

Turkoz, M. B., Nezir, S., Varilci, A., Yildirim, G., Akdogan, M., Terzioglu, C. (2013). Experimental and Theoretical Approaches on Magnetoresistivity of Lu-Doped Y-123 Superconducting Ceramics, Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 24 (3), 1536–45.

Turkoz, M. B., Nezir, S., Terzioglu, C., Varilci, A., Yildirim, G., (2012). Investigation of Lu Effect on YBa2Cu3O7-δ Superconducting Compounds, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 23 (11), 1965-70.

Vardar, G., Bowman, W. J., Lu, Q., Wang, J., Chater, R. J., Aguadero, A., Seibert, R., Terry, J., Hunt, A., Waluyo, I., Fong, D.D., Jarry, Angelique,. Crumlin, E. J., Hellstrom, S.L., Chiang Y.M., and Yildiz, B. (2019). Structure, Chemistry, and Charge Transfer Resistance of the Interface between Li7La3Zr2O12 Electrolyte and LiCoO2 Cathode, Chemistry of materials, DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b01713.

Yvon K., Francois M. (1989). Crystal Structures Of High-Tc Oxides, Z.Phys. B-Condansed Matter, 76, 413–44

Kaynak Göster