Skip to main content
SUPERVISOR
Hadi Salamati mashhad,Hamideh Shakeripour
هادی سلامتی مشهد (استاد مشاور) حمیده شاکری پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyedeh Sara Ghotb
سیده سارا قطب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

The Effect of Cobalt’s substitution on properties of Y1-xCoxBa2Cu3O7-?
In this thesis, high temperature superconductors Y 1-x Co x Ba 2 Cu 3 O 7-? samples with were prepared by the conventional solid-state reaction. The x-ray diffraction pattern analysis shows that, all the samples until x=0.008 were single phase and no impurity phases are detected, by increasing of doping from x=0.008 the BaCuO 2 impurity phase is detected in samples that its uncreasing by enhancing the dopping content. All samples have an orthorhombic structure with pmmm symmetry. Lattice parameters and unit cell volume of samples were found by Rietveld method and it shows that lattice parameter c increases with increasing Co. also, in-plane Cu(2)-O(2) bond length were found by Rietveld method and it is seen that Cu(2)-O(2) bond length decrease with increasing Co up to optimal content of 0.02. in the other word, CuO 2 planes become . charge carriers have better chances for transfering so it can be strong evidence for increasing of transition temperature yp to this concentration. By increasing concentration from optimal content 0.02, Cu(2)-O(2) bond length starts to increase. It shows that CuO 2 planes become flat and this describes decreasing of transition temperature by increasing of concentration after 0.02. the real part of magnetic susceptibility versus samples’ temperature shows sharp drop from normal state to diamagnetic- superconducting state, that it’s because of in grain transtion. By anlaysing of susceptibility data we see that by increasing of magnetic element of Co till 2% doping, the transition temperature of superconductivity increases. That increasing of holes by substitution of Co with oxidation of +2 and +3 in the place of Y with +3 oxidation can be the reason for icreasing in transition temperature. Then by increasing of doping concentration, transition temperature starts to decrease that overdoping of holes concentration after x=0.02 can be the reason of this deacrising of transition temperature. Also, this increasing of transition temperature till 0.02 and then deacrising of transition temperature can be seen in imaginary part of magnetic susceptibilty curve. Also, altitude of imaginary peaks in susceptibility curve, increase by increasing Co till 0.03, that it show the inhancement of flux pinning up to 0.03. then by decreasing of altitude and width of peaks after x=0.03 flux pinning become decrease. The electrical resistivity show nearly linear temperature dependence in the normal state and by increasing of Co content it shows a better metallic behavior and resistivity of samples deacrese till 0.02. by increasing of doping concentration resistivity increases. Electrical resistivity curve shows an increase in transition temperature till 0.02 and then by increasing of Co, critical temperature decrease. Increasing of transition temperature with increasing of Co element in Y site till an optimal concentration is in contradiction with Abrikasov-Gorkov theory. Critical current density were measured for different doping concentration. It shows that critical current density increase till x=0.03 and it gets to it’s higher point at x=0.03 and by increasing the doping content after this, critical current density starts to decrease and it gets to its minimum point at x=0.07. it seems that cobalt element acts like center of flux pinning in compound and improves the critical current density.
یکی از معضلات و سوال های حاضر در زمینه ی ابررسانایی، فهم مکانیزم ابررسانایی در ترکیبات ابررساناهای دما-بالا می باشد. یکی از روش های علمی برای بررسی این سوال، بررسی تاثیر آلایش این ترکیبات با عناصر مختلف است. در این پژوهش، نمونه های ابررسانای دما- بالای Y 1-x Co x Ba 2 Cu 3 O 7-? در محدوده ی آلایش 07/0 ?x ? 0 با روش استاندارد واکنش حالت جامد ساخته شده است. طبق مطالعات و بررسی های ما، تا به حال اثر آلایش یون مغناطیسی Co در جایگاه Y، بر روی خواص این ابررساناها، مورد بررسی قرار نگرفته است. نمودار پراش پرتو ایکس نمونه ها، نشان می دهد که نمونه ها در تمام آلایش ها، ساختار راست گوش با گروه فضایی pmmm دارند. ثابت های شبکه، حجم سلول واحد نمونه ها و کلیه ی طول پیوندها، با استفاده از تحلیل ریتولد محاسبه شده اند. مشاهده شد که ثابت شبکه ی c با افزایش آلایش، روند افزایشی دارد و فواصل پیوندی Cu(2)-O(2) با افزایش آلایش تا مقدار بهینه ی 02/0، در حال کاهش است. به بیان دیگر، صفحات CuO 2 در حال خمیده تر شدن هستند و حامل های بار امکان انتقال بهتری در این حالت دارند. این خمیده تر شدن صفحات، طبق نظریات موجود، می تواند دلیلی بر افزایش دمای گذار مشاهده شده در نمونه ها باشد. با افزایش بیشترآلایش از مقدار بهینه ی 02/0، طول پیوند Cu(2)-O(2) شروع به افزایش می کند. به عبارتی، صفحات CuO 2 شروع به تخت شدن می کنند. تخت شدن صفحات با مشاهده ی کاهش دمای گذار T c ، همخوانی دارد. با بررسی و تحلیل داده های پذیرفتاری مغناطیسی مشاهده می شود که با افزایش یون کبالت تا مقدار %2 در ترکیب، دمای بحرانی نمونه ها افزایش می یابد. این افزایش دمای گذار، علاوه بر دلیل خمیده شدن صفحات CuO 2 ، می تواند ناشی از افزایش حفره ها با آلایش عنصر کبالت با ظرفیت +2 و +3 در جایگاه ایتریوم با ظرفیت +3 باشد. سپس با آلایش بیشتر، دمای گذار شروع به کاهش می کند. علت این کاهش در دمای گذار پس از آلایش 02/0 می تواند ناشی از بیش از حد آلاییده شدن حفره در ترکیب نیز باشد. روند افزایشی در دمای گذار تا آلایش 02/0 و کاهش آن پس از این مقدار، در قسمت موهومی نمودار پذیرفتاری نیز دیده می شود. همچنین، افزایش ارتفاع قله های موهومی در نمودار پذیرفتاری، با افزایش آلایش تا میزان 03/0، نشان دهنده ی افزایش میخکوبی شار است. با کاهش ارتفاع قله ها پس از میزان آلایش 03/0 ، میخکوبی شار کاهش می یابد. همچنین، چگالی جریان بحرانی نمونه ها برای آلایش های مختلف اندازه گیری شد. مشاهده شد که چگالی بحرانی نمونه با 3% آلایش Co، بیشترین مقدار را داراست. به نظر می رسد عنصر کبالت تا حد بهینه ای از آلایش، به عنوان مرکز میخکوبی شار عمل کرده و باعث بهبود چگالی جریان بحرانی نمونه ها شده است. رفتار مقاومت الکتریکی حالت نرمال نمونه ها بر حسب دما، تقریبا خطی بوده و نمونه ها با افزایش آلایش کبالت تا مقدار 02/0 رفتار فلزی بهتری نشان می دهند. مقدار مقاومت ویژه ی نمونه ها تا این مقدار آلایش، کاهش می یابد. با افزایش میزان آلایش پس از این مقدار، مقاومت ویژه ی نمونه ها افزایش می یابد. نمودار مقاومت الکتریکی نمونه ها نیز افزایش دمای گذار ابررسانایی را تا آلایش 02/0 تایید و با افزایش آلایش از این مقدار، دمای گذار روند کاهش را طی می کند. نتیجه ی کلی اینکه، افزایش دمای گذار با آلایش عنصر کبالت در ترکیب ابررسانای Y 1-x Co x Ba 2 Cu 3 O 7-? ، در تناقض با تئوری ابریکاسوف –گورکف است. این تئوری بیان می دارد که افزایش ناخالصی مغناطیسی در ترکیب ابررسانا، باعث شکست جفت الکترون ها و در نتیجه باعث کاهش دمای گذار می شود. ظاهراً، تغییرات ساختاری ناشی از آلایش و تاثیر آن بر روی حرکت حاملین بار درون صفحات CuO 2 و در نتیجه بر روی دمای گذار، غالب تر از اثر اسپین عنصر ناخالصی بر روی حاملین بار می باشد. این مشاهده ممکن است تاییدی بر نظریات جدید در مورد جفت شدگی ناشی از نوسانات اسپینی باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی