Skip to main content
SUPERVISOR
Hamideh Shakeripour,Hadi Salamati mashhad
حمیده شاکری پور (استاد مشاور) هادی سلامتی مشهد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Salimian Rizi
مهدی سلیمیان ریزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Investigation of Physical Properties of YBCO Superconductors
A well perception of superconductivity mechanism in high-temperature superconductors has raised an unsolved question within the superconductivity field. There are several ways to investigate the mechanism of high-temperature superconductors including the replacement of various ingredients in the composition of high-temperature superconductors. Throughout this study, the high-temperature superconducting samples of YBa 2 Cu 3 O 7 have been investigated through substituting the small amounts of magnetic elements Fe, Li, Mn, and Co in the Y position. Concerning the BCS theory, the electrons pairing is defined through the usage of phonon and also, the magnetism opposing the superconductivity. With the given regard, a very low concentration of Li elements with high phonon frequency and magnetic elements of Co, Mn and Fe have been chosen to use. It is noteworthy to state that, the samples were made using standard sol-gel method. The analysis of AC magnetic susceptibility, DC electrical resistance and critical current density have been conducted on the samples. The electrical resistance-temperature figure reveals the increasing at the critical temperature of superconductivity (Tc) for the doped samples of iron and cobalt, which can be verified through the magnetic susceptibility figure. Moreover, as can be seen from the electrical resistance figures of the samples within the range of high transition temperatures (normal phase), the resistance variations in terms of temperature are linearly decreased, which indicates the normal metallic behavior of the samples. The pinning strength of the flux and also the intergranular connections quality of the samples have been measured through the electrical-resistance analysis subjected to an external magnetic field up to the size of a Tesla. Thereafter, the pinning potential of the samples are calculated from the figures. The resistance transition along with reduction in temperature consists of two stages including: firstly, a striking decrease in T onset owing to superconductivity transition inside the grains and Secondly, a slight reduction about the zero resistance in electrical resistance, which could be attributed to the intergranular resistance. The mentioned transition width provides beneficial information on intergranular pairing. Investigating the electrical-resistance broadening of the samples subjected to external magnetic field reveals that the intergranular bonding for doped iron and cobalt samples has strikingly increased. On the contrary, verified through J c measurement, the intergranular bonding for the doped of manganese and lithium has decreased. Increasing the transition superconductivity temperature of cobalt and iron in YBa 2 Cu 3 O 7 superconductor is in contrast with general existing aspects, which holds the opinion that an increase in magnetic impurities in superconductors composition would lead to failure in electrons pairing and consequently reduce the transition superconductivity temperature. This project has led us to state that the presence of cobalt and iron magnetic ions in the composition, not only caused failure in the carriers pairing, but also, they have optimally improved the superconductivity characteristics. The novelty of these findings categorized in copper compositions could shed a light on new theorems based upon the electrons pairing due to spin oscillations.
یکی از مشکلات بدون پاسخ در زمینه ی ابررسانایی، فهم سازوکار ابررسانایی در ابررساناهای دمابالا می باشد.برای بررسی سازوکار ابررساناهای دما-بالا راه های مختلفی وجود دارد که یکی از آن ها، جانشانی عناصر مختلف در ترکیب ابررساناهای دما بالاست. در این پژوهش نمونه های ابررسانای دما-بالای YBa 2 Cu 3 O 7 با جانشین کردن مقادیر کم عناصر مغناطیسی Fe،Li،MnوCo در جایگاه Y بررسی شد. در نظریه ی BCS،جفت شدگی الکترون ها با واسطه گری فونون تعریف شده و مغناطیس در تضاد با ابررسانایی معرفی می شود. در این راستا،عنصر Li وعناصر مغناطیسیCo،Mn و Fe برای آلایش انتخاب شد. آنالیزهای پذیرفتاری مغناطیسی AC ، مقاومت الکتریکی DC و چگالی جریان بحرانی روی نمونه ها انجام شد. نمودار مقاومت الکتریکی نمونه ها بر حسب دما ، افزایش در دمای بحرانی ابررسانایی، T c برای نمونه های آلاییده ی آهن و کبالت را نشان می دهد. با بررسی داده های نمودار پذیرفتاری مغناطیسی این داده ها تایید می شوند. علاوه بر آن.با بررسی داده های مقاومت الکتریکی نمونه ها در محدوده ی دماهای بالای دمای گذار(فاز بهنجار)، مشاهده می شود که تغییرات مقاومت بر حسب دما به صورت خطی کاهش می یابد،که نشان دهنده ی رفتار فلزگونه ی نمونه ها در حالت بهنجارش است. قدرت میخکوبی شار و کیفیت اتصالات بین دانه ای نمونه ها توسط آنالیز مقاومت الکتریکی تحت میدان مغناطیسی خارجی تا بزرگی یک تسلا اندازه گیری شد ‌و ‌پتانسیل میخکوبی نمونه ها از روی نمودارها محاسبه شد.گذار مقاومت الکتریکی با کاهش دما از دو مرحله تشکیل شده است. در مرحله ی نخست، یک افت تیز در دماهای نزدیک T onset که به علت گذار ابررسانایی درون دانه هاست و مرحله ی دوم افت نسبتاٌ آرام مقاومت الکتریکی در نزدیکی مقاومت صفر است که به مقاومت بین دانه ای نسبت داده می شود. این پهنای گذار اطلاعات مفیدی درباره ی جفت شدگی بین دانه ای در اختیار قرار می دهد. بررسی پهن شدگی مقاومت الکتریکی نمونه ها تحت میدان مغناطیسی خارجی نشان می دهد که اتصال بین دانه ها برای نمونه های آلاییده ی آهن و کبالت افزایش قابل توجهی داشته است و برای آلایش های منگنز و لیتیوم کاهش داشته است که در اندازه گیری J c نیز این نتیجه تایید می شود. افزایش دمای گذار ابررسانایی با آلایش عناصر کبالت و آهن در ابررسانای YBa 2 Cu 3 O 7 با دیدگاه های کلی در این زمینه درتناقض می باشدکه بیان می کنند افزایش ناخالصی مغناطیسی در ترکیب ابررسانا باعث نابودی جفت الکترون ها شده و درنتیجه دمای گذار ابررسانایی کاهش می یابد. با توجه به نتایج حاصل از این تحقیق، به نظر می رسد حضوردرصدبسیارکمی از یون مغناطیسی کبالت و آهن در ترکیب، نه تنها باعث نابودی جفت شدگی حاملین بار نشده است بلکه تا حدی،باعث بهبود خواص ابررسانایی شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی