YBCO’ya Yapılan Diğer Katkılama ve Yerdeğiştirme Çalışmaları

YBa2Cu3Oy (YBCO) süperiletkenine NaNO3 ilavesinde Tc hemen hemen değişmeden kaldığı halde NaNO3 ilavesinin artışı, birim hücrenin örgü sabitlerini

azaltmaktadır. NaCl ilavesinde ise Tc azalırken, birim hücrenin örgü sabitleri hafifçe artmaktadır (Wu ve ark 2000). Saf YBCO ve YBa2-xLaxCu3-xNixO7-δ, x = 0.1

örneklerinde 63,65Cu NQR (Nuclear Quadrupole Resonance) tekniği ile incelenmiş ve Ni katkılamanın, örneği zayıf bir şekilde etkilediği ve Ni’in tercihli olarak düzlemlerde yer değiştirdiği soncuna varılmıştır (Lee ve ark. 2000). Ağırlıkça 0.5% CeO2 ve 0.25%

aralıklarla faklı SnO2, eriyik YBCO üzerine konularak ön sinterleme sonucu nüfuzu

araştırılmıştır. Tc’de küçük bir azalma meydana gelmesine rağmen en iyi süperiletkenlik özellikleri 0.25% SnO2 katkılı örnekte ön sinterleme olmaksızın elde edilmiştir. Jc değeri 77 K’de 1 T magnetik alanda 90 kA/cm2 değerine ulaşmıştır (Leblond-Harnois ve ark. 2000). Kalay katkılanmış YBa2Cu3O7−y bileşiğinde Mossbauer spektrumu kalay’ın

Cu(1) pozisyonlarına gittiğini göstermiştir. Sıcaklığa bağlı dielektrik sabitinde ve iç sürtünmede 200 K civarında ferroelektrik ve yapısal anormallikler gözlenmiştir. Ferroelektrik düzenlenme Cu-O zincirlerinde meydana gelmektedir. İyi düzenlenmiş Cu-O zincirlerine kalay katkılama ferroelektrik geçiş sıcaklığını modifiye etmektedir (Zheng ve Zhang 2002). YBa2Cu3O7-δ bileşiğine Pr katkısı, Tc’yi azaltırken Jc’yi artırmaktadır (Harada ve Yoshida 2002). Tek etki alanlı eriyik YBCO seramiklerinde akımı sınırlandırıcı hatalarda elementler anahtar olarak görev yapar. Sıcak noktalarda düşük termal iletkenlik ile birlikte yüksek miktarda enerji toplamak materyalin bozulmasıyla sonuçlanır. Jc yi azaltmak sıcak noktalarda enerji tutulumunu azaltmanın bir yoludur. Jc’yi azaltmak için Tc’den daha düşük değerlerde optimal Jc değerini kullanarak uygun katkılama seviyesi tespit edilmiştir. Bu da süperiletken hacminin 100%’nde geçişi mümkün kılmıştır (Mendoza ve ark. 2002). Gözenekli ve tanecik

kıyılarında süperiletken özellik göstermeyen bir yapıya sahip olan bulk YBCO’ya AgS katkılanmasıyla Ag’nn CuO zincirlerindeki yerlerle yer değiştirdiği ancak S’nin bütün mümkün yerlere girebildiği ve 10%’luk katkılama ile kritik sıcaklığın 92 K olduğu tespit edilmiştir (Tyagi ve ark. 1997). Ca jelleri yüksek yoğunlukta YBCO tabletlere ve PLD ile hazırlanmış ince filmlere uygulanmış, Ca’un tanecik sınırlarına difüzyonu süperiletkenlik özelliklerini değiştirmemiş ancak tanecik kıyıları boyunca Jc artmıştır (Berenov ve ark. 2002). 197mHg ve 199mHg radyoaktif izotopları YBCO ince filme katkılandığında Hg’nın örgü içinde hiçbir atomun bulunmadığı eşsiz bir yere yerleştiği tespit edilmiştir (Amaral ve ark. 1998). 197m_{Hg radyoaktif izotopunun 653 K üstündeki}

sıcaklıklarda difüzyona uğradığı (b_{Araújo ve ark. 1999) ve örgü içinde yüksek simetriye}

sahip bir yeri işgal ettiği bulunmuştur (aAraújo ve ark. 1999). Uranyum katkılı Y-Ba-Cu-O sistemi Y2BaCuO5 fazı ve U parçacıkları içeren YBa2Cu3O7 içermektedir.

Manyetik alan altında ise paramagnetik özellikler sergilemektedir (Hari Babu ve ark. 2003). Değişik miktarlarda oksijen içeriğine sahip Ca katkılanmış YBCO filmlerde (RH) Hall sabitinin ve özdirencin sıcaklığa bağlılığının araştırıldığı çalışmada, RH ile T arasında katkılama ile azalan Tc pikinin en uygun katkılamada görünmediği tespit edilmiştir. Beklenmedik şekilde katkılamanın artmasıyla Tc pikinin ortaya çıkması, aşırı katkılanmış yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde geçiş özelliklerinde yeni bir sistemi işaret etmektedir (Castro ve Deutscher 2003). YBa2Cu3O7-δ çok kristalinde tanecik

sınırlarına tercihli olarak Fe ve Ca katkılanmış, Ca katkılanmış malzemelerde Jc değeri artarken Fe katkılanmış malzemelerde Jc değerinin azaldığı bulunmuştur (Cheng ve ark. 2003). YBa2Cu3O7−δ (YBCO)’da nokta kusurları ve yükler içeren büyük açılı tanecik

kıyılarının geçiş özelliklerinin bilgisayar simülasyonu ile incelenmesi, nötral oksijenin bulunması süperiletken olmayan tabakanın kalınlığınının azalmasını ve bazı büyük açılı tanecik kıyılarında geçiş özelliklerinin artabileceğini öngörmektedir (Boyko ve ark. 2004). YBa2Cu3O6+δ’ya ince film üzerine Ni veya Fe ferromagnetik filmler RF

Magnetron Sputtering tekniği ile depozito edilmişir. Ni/YBCO ve Fe/YBCO örneklerinde ferromagnetik filmin kalınlığının artışıyla Tc ve Ic’nin azaldığı tespit edilmiştir (Ebara ve ark 2005). 150 nm kalınlığındaki YBCO ince filme oda sıcaklığında Ge katkılanmış, Ge’un 60 nm’ye kadar girdiği, elektriksel iletkenlikte ve

magnetizasyonda kayıplar olduğu, kristal yapının değişmediği tespit edilmiştir (Avcı ve ark. 2005). Katıhal difüzyon tekniği ile katkılanan Ag atomlarının, Y-123 yapısında tanecik sınırlarına yerleştiği ve Jc - H özelliklerin manidar bir şekilde değiştirdiği tespit edilmiştir (Zhao ve ark. 2005). MgO ve Ag/MgO zemin üerinde elektron beam evoporation tekniği ile üretilmiş YBa2Cu3O7-x ince filmlerde, c örgü parametresinde

0.1%’lik bir artışın Tc = 92 K, Jc = 4.2 105 A/cm2 (77 K’de) değerlere ve oda sıcaklığındaki özdirenç değerinin 2-3 kat azalmaya neden olduğu tespit edilmiştir (Görür ve ark. 2005). 30%’u Y2BaCuO5 içeren eriyik YBa2Cu3O7-δ’ye ağırlıkça 0.5% B2O3

ilave edilmesi, tanecikler arası bölgenin büyümesine, tanecikler arasında iletken hatların zayıflamasına ve Tc ve Jc değerlerinde azalmaya neden olmuştur (Topal ve Özkan 2005). Y-Ba-Cu-O tek tanecik bulk süperiletkenlerinde nano boyutlu az bir miktar ZrO2

ilavesiyle c ekseninde Y2BaCuO5 (Y211) parçacıklarının sıralandığı gözlenmiştir. Tc değeri katkısız YBCO ile karşılaştırıldığında 1 K azalmış, Jc değeri homojen olmayan örneğin mikroyapısından dolayı pozisyona bağlı olarak değişmiştir (Iida ve ark. 2005). Ağırlıkça % 0.8 oranında nano boyutlu Al2O3 parçacıkları YBCO’ya ilave edilmiş ve

Rietveld Refinement Tekniği ile XRD ve EDX analizleri sonunda ortorombikliğin azaldığı, Al2O3 parçacıklarının Cu(1) yerlerine ve Y yerlerine girebildiği, Tc’nin 85 K olduğu ve Al2O3 konsantrasyonunun artmasıyla keskin bir şekilde düştüğü, Jc değerinin anlamlı bir şekilde arttığı tespit edilmiştir (Mellekh ve ark. 2006). M (M = Co, Ni, Zn, Ga) katkılı YBCO’da Tc, katkılama konsantrasyonu ile baskılanmıştır. Sırasıyla Zn, Ni, Ga, Co katkılamasının çöküntü meydana getirdiği gözlenmiştir. Zn ve Ni, CuO2 düzlemlerinde Cu(2) yerleriyle yer değiştirdiği, Co ve Ga’un CuO zinciri boyunca Cu(1) yerlerini işgal ettiği tespit edilmiştir. Alan tuzaklaması, kaldırma kuvveti ve Jc çivilemeden dolayı bu durum en çok Zn’de gözlenmiştir (Zhou ve ark. 2006). PLD ile hazırlanmış YBCO filme BaZrO3 katkısı, kritik akım yoğunluğunun magnetik alanla

ilişkisini gösteren grafikte, Jc’nun düşük alanlarda gözlenen düzgün kısmı uzamış, düzgün kısmın sonunda Jc’nun oranı güçlü bir şekilde azalmıştır ((Traito ve ark. 2006).

YBCO-123’ün fotoelektron spektrumu iki bileşen içermektedir. Birisi yüksek hol katkılama seviyesi tarafından karakterize edilen ve süperiletken olmayan aralıklar içeren kısmı diğeri ise süperiletkenliği tutan kısmıdır. Bunlar ARPES spektra ile araştırılmış ve

YBCO-123’ün düşük enerjili elektron yapısının genellikle LDA hesaplamalarıyla ve süperiletken olmayan karakterinin güçlü katkılamalarla meydana gelebileceği sonucuna varılmıştır (Zabolotnyy ve ark. 2007).

2.5. YBCO (123) Bileşiğine Yapılan Gd ve Nb Katkılama Yerdeğiştirme