Share
تاثـيـر الـتـعـويـض Gd وBa عـلى خـواص التوصيـلية الفائـقـة للمركب Bi1.6Pb0.4Sr2 - yBayCa2 - xGdxCu3O10+ ? == Effect of Gd and Ba Substitution on the Superconducting Properties of Bi1.6Pb0.4Sr2 - yBayCa2 - xGdxCu3O10+ ? Compounds
Author name:
فــردوس شاكــر احـمـد
Supervisor name:
ندى خضير عباس | لمياء خضير عباس
General topic:
Physics
Specific topic:
Solid State and Materials Physics
Degree:
Master
University:
University of Baghdad - College Of Science For Girls - Physics Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1902 - p.pdf
Abstract:
تم تحضير المركبات Bi1.6Pb0.4Sr2 - yBayCa2 - xGdxCu3O10±δ ولقيم (0≤x≤0.5) و(0≤y≤0.3) بطريقة تفاعل الحالة الصلبة التقليدية. كما درس تاثير التعويض الجزئي بـ Gd محل Ca والـ Ba محل Sr على التوالي على خواص التوصيلية للمركب بواسطة مطياف حيود الاشعه السينية (XRD)، مطياف الماسح الالكتروني (SEM )، مطياف تفريق طاقه الاشعه السينيه (EDX)،حساب محتوى الاوكسجين في المركب وقياسات المقاوميه الكهربائية DC. ان ظروف التلبيد المثلى للمركب النقي درجة حرارة تلبيد مساوية الى 850 درجة مئوية وبفترة زمنية 140 ساعة مع تبريد العينات في الهواء.استخدمت تحليلات الاشعة السينية EDX لفحص نسبة العناصر المكونة للمركب Bi1.6Pb0.4Sr2 - yBayCa2 - xGdxCu3O10±δوطاقاتها وقد تمت المقارنة بين تراكيز العناصر في العينات التي اظهرت حالة التوصيل الفائق. بينت تحليلات حيود الاشعة السينية لجميع نماذج فائقة التوصيل انها تمتلك طورين الطور الفائق التوصيل العالي (2333)BiPb - والطور الفائق التوصيل الواطئ (2212)BiPb - مع وجود طور الشوائب. وان جميع العينات لها تركيب معيني قائم. كما تم حساب ثوابت الشبيكة، النسبة المئوية لوجود الطور العالي (2333)BiPb - للعينات وكذلك كثافتها كما وجد بان قيمة الثابت البلوري (a) تزداد مع زيادة نسبة الكادلنيوم بينما تقل قيمة الثابت البلوري (c).بينت قياسات المقاومية الكهربائية ان قيمة درجة حرارة الحرجة Tc تقل مع وجود التعويض. وهذا الهبوط في قيمة Tc يشير الى ان الاخماد في خاصية التوصيل المفرط في النماذج المعوضة بـ Gd وBa يكون اقل من النماذج المعوضة بـ Gd فقط. قيمة درجة حرارة الحرجة Tc في النماذج المعوضة بـ Gd باعلى من 0.2 تقل الى 100.5 K، بينما قيمة محتوى الاوكسجين يقل. زيادة تركيز الـ Gd الى x≥0.3 يؤدي الى انتاج نماذج شبه موصلة.كما وجد ان التعويض بـ Gd وBa معا ادى الى تحسين قيمة الـTc الى 102K عند x=0.2 وy=0.1. كما ان قيمة المقاومية تقل قليلا لكنها لا تصل الى القيمة الصفرية لانها تتصرف بسلوك شبه فائق التوصيل.استخدم المجهر الالكتروني الماسح SEM لمعرفة طبيعة السطح لطور التوصيلية الفائقة وكذلك لبحث تاثير التعويض بـ Gd فقط واظهرت النتائج تواجد تراكيب على شكل صفائح والتي تميز انماء الحبيبات للطور BiPb - (2223) العالي. حيث تبدو الحبيبات نوعا ما كثيفة ومترابطة جيدا.اذ ان هذه الحبيبات في النماذج المعوضة بـ Gd فقط تكون اكبر حجما ومختلفة جدا. اما اتجاهاتها فيبدو اقل عشوائية مع نقصان الفراغات. اضافة Ba يؤدي الى زيادة الفراغات والتي تزيد من المسافة بين الحبيبات.تم تعيين الحجم الحبيبي للنماذج المحضرة باستخدام مايكروسكوب القوى الذرية (AFM)، كما تم تعين الخشونة كداله لنسب التعويض ايضا. | A series of the compounds with nominal composition Bi1.6Pb0.4Sr2 - yBayCa2 - xGdxCu3O10±δ with (0≤x≤0.5) and (0≤y≤0.3) were prepared by the conventional solid - state reaction method. The influence of gadolinium and barium substitution at Ca and Sr sites respectively on the superconducting properties, have been investigated by the X - ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive x - ray spectroscopy (EDX), oxygen content and DC electrical resistivity measurements. The optimum sintering temperature for the pure composition is 850˚C and sintering time is 140h by two steps.Energy dispersive x - ray spectroscopy (EDX) analyses was used to test the proportions of the elements of the compound of Bi1.6Pb0.4Sr2 - yBayCa2 - xGdxCu3O10±δ.X - ray diffraction analysis revealed that there exists two phases i.e. BiPb - (2223) and BiPb - (2212), in addition to the impurity phases. It was found that the crystal structure was orthorhombic. Parameter values, the volume fraction of the (2223) - phase of prepared samples and their densities have been calculated. It was found that the lattice parameter value a increase with the increase of Gd content, while the lattice parameter value c was decreased. Electrical resistivity measurements show that the value of the superconducting critical temperature Tc decrease with the supstitutions content. The depression of Tc indicates that the suppression of the superconductivity in Gd and Ba substituted samples is lower than that Gd substituted only.Substitution of Gd up to 0.2 will decrease the transition temperature to TC=100.5 K, while excess oxygen content decreases. Increasing of Gd content to x≥0.3 produced semiconductor samples. It has been found that substitution of Gd and Ba together enhance TC to 102 K at x=0.2 and y=0.1. The resistivity decreases slowly but does not become zero even at the boiling point of liquid nitrogen but it behaves like a superconductor. The morphology of the samples obtained by SEM of the sample substituted with Gd only shows the layered structure which characterizes the growth of BiPb - (2223) grains. The grains appear rather dense and well connected.The grain in samples containing Gd only have a larger size and aspect very different. Their orientation seems less random and porosity even smaller. The addition of Ba appears to increase the porosity which manifested in large space between the grains. The grain size of samples were determined by atomic force microscope (AFM) techniques, the roughness were also determined
