بخشی از مقاله
چکیده
خواص الکتریکی و مغناطیسی ترکیبات GdBa2Cu3-xVxO7-δ با آلایشهاي - x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3 - بررسی شده است . با افزایش آلاییدگی ، دماي گذار نمونه ها به شدت کاهش می یابد و از دماي85.82 به ازاي x=0 به دماي 26.35 به ازاي x=0.3 می رسد.تغییرات مقاومت الکتریکی نمونه با دما و تاثیر میدان مغناطیسی بر روي آن از جمله مواردي است که مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
اهمیت نقش حضور مس در ابررسانایی کوپراتها ، بطور وسیعی پذیرفته شده است و بنابراین جایگزین کردن یک عنصر دیگر بجاي مس بر روي ابررسانایی تاثیر مستقیمی می گذارد.
نکته اي که در این جایگزینیها بخصوص در مورد ساختارهاي 123 مطرح می گردد، مکان قرارگیري عنصر مورد نظر است که در مورد ساختار 123 دو نوع مکان غیر معادل مس در صفحه و زنجیره می باشد که بسته به نوع آلاییدگی و غلظت آن ونحوه ساخت و حرارت دهی درصد نسبی اشغال این دو مکان تغییر می کند.
در بین عناصر، عناصر 3d بدلیل داشتن ساختار اوربیتالی و شعاعیونی مشابه Cu گزینه هاي مناسبتري براي این منظوربطورهستند . کلی چندین مکانیسم براي توضیح نتایج این جایگزینیها بکار می رود که شامل بحثهاي بار الکترونی و حفره ها، جفت شکنی مغناطیسی ، غلظت اکسیژنها و تغییرات همارایی آن ، کاهش ظرفیت Cu و نظم و بی نظمی ساختاري می باشد.
انتخاب عنصر وانادیوم بدلیل داشتن ممان مغناطیسی کوچک وشرکت با ظرفیت بالا در ترکیب امکان بررسی بهتر این مسئله را فراهم می کند و از پیچیدگیهاي ناشی از برهمکنشهاي مغناطیسی دوري می شود.
روش آزمایش
نمونههاي GdBa2Cu3-xVxO7-δ به ازاي آلایشهاي x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3 به روش استاندارد حالت جامد ساخته شدند. در ابتدا پودرهاي Gd2O3, BaCO3, CuO , V2O5 با خلوص% 99,9 با ترکیب جرمی مناسب با یکدیگر مخلوط شده و بهمدت 2-1 ساعت ساییده شدند تا مخلوط شده و همگن شوند سپس در دماي850 °C براي مدت 24 ساعت تکلیس شدند و براي رسیدن به همگنی بیشتر، مراحل سایش و تکلیس دوباره تکرار شدند. پودرهاي بدست آمده تحت فشار10 ton/cm2 بصورت قرص پرس شدند و در دماي 930° C بمدت 36 ساعت
تحت شارش اکسیژن کلوخهسازي شدند. سپس با آهنگ° C/min 10 دماي کوره تا دماي اتاق پایین آمده و براي جذب اکسیژن، در دماهاي 650 °C و 550 و450 هرها یک بمدت 1 ساعت، نمونه
تحت شارش اکسیژن نگه داشته شدند.
نکته اي که در اینجا حائز اهمیت است ،اینست که پودر V2O5 دماي ذوب حدود 6580C دارد ، در حالیکه V2O4 نقطه ذوب حدود 1640 وCuO حدود 1336 دارد. در دماهاي بالاتر از 7000C اکسید V2O5 به O2 وV2O4 مطابق واکنش زیر تجزیه می شود:
بنابراین با توجه به دماي تکلیس اعمال شده ترکیب تجزیه شده و با ظرفیت +4 در ماده شرکت می کند.
مقاومت الکتریکی نمونهها با استفاده از روش چهارو میلهاي استفاده از یک تقویت کننده قفلی اندازهگیري شد و با استفاده از یخچال مدار بسته هلیوم، اندازهگیري مقاومت از دماي اتاق تا 20°K انجام شد و تغییرات رفتار مقاومت بر حسب دماي نمونهها بدست آمد.
نتایج و بحث
نتایج اندازه گیري مقاومت الکتریکی بر حسب دما در شکل - - 1پ آمده است .
پوسترها: ماده چگال
حضور آلاییدگی سبب کاهش دماي گیشذار - شکل - 2 و افزا مقاومت بهنجار نمونه ها شده است. مشخصات مربوط به گذار هریک از آلاییدگیها در جدول - - 1 آمده است
جدول:1دماي شروع گذار که دماي نقطه شروع افت شدیدي مقاومت است و دماي گذار که در آن دما، مقاومت به نصف مقدار آن در نقطه شروع گذار میرسد و پهناي گذار که اختلاف دما در %10 و %90 مقدار مقاومت در نقطه شروع است بر حسب میزان V آلاییده.
شکل-2 تغییرات دماي شروع گذا ربر حسب آلایش وانادیوم در ترکیب.Gd123
شاید بتوان افزایش مقاومت بهنجار را به افزایش پراکندگی حاملها توسط مقادیر توزیع شده فازهاي ناخالصی درون دانه اي نسبت داد که سبب پهن شدگی گذارها می گردد.
به منظور بررسی اثر میدان مغناطیسی بر خواص هدایتی نمونه ها ، مقاومت الکتریکی نمونه هاي آلاییده ساخته شده را با شکل-1 تغییرات مقاومت الکتریکی با دما براي آلایشهاي مختلف اعمال میدان مغناطیسی عمود بر سطح نمونه و عمود بر جریان وانادیوم. عبوري نمونه اندازه گیري کردیم. که نمودار مربوط به آنها در زیر آمده است. همانطور که از نمودارها مشخص می شود حالت بهنجار نمونه ها تحت تاثیر میدان مغناطیسی تغییر نمی کند و تنها ناحیه گذار تحت تاثیر قرار می گیرد - شکلهاي - 6-3
شکل –3 مقاومت الکتریکی نمونه GdBa2Cu3O7-δ در حضور میدان مغناطیسی بر حسب دما.
شکل– 4 مقاومت الکتریکی نمونه Gd Ba2 Cu 2.95 V 0.05 O 7-δ در حضور میدان مغناطیسی بر حسب دما.
ناحیه گذار با اعمال میدان مغناطیسی پهن شده و Toffset
- دمایی که مقاومت الکتریکی صفر می شود - به سمت دماهاي پایین تر میل کرده است . دماي شروع گذار Tonset در نمونه هاي با مقدار کم آلایش تغییر محسوسی نکرده است و در مقادیر بالاتر آلایش در حد چند درجه کاهش یافته است .
شکل–5 مقاومت الکتریکی نمونه Gd Ba2 Cu2.9V 0.1 O 7-δ در حضور میدان مغناطیسی بر حسب دما.
شکل –6 مقاومت الکتریکی نمونه Gd Ba2 Cu2.85V 0.15 O 7-δ در حضور میدان مغناطیسی بر حسب دما.
اعمال میدان مغناطیسی باعث افزایش پهناي گذار می شود . این پهن شدگی در نزدیکی Toffset بیشتر است . این قسمت به ارتباطات ضعیف بین دانه اي ابررسانا مربوط می شود[5] و نسبت به مقادیر میدان مغناطیسی ضعیف هم حساس است و می تواند باعث پهن شدگی در این ناحیه شود. قسمت نزدیک Tonset مربوط به خواص درون دانه اي ابررساناهاست. همچنین ممکن است به دلیل وجود ناخالصی ها و اثرات میدان روي آنها پهن شدگی در
این ناحیه ایجاد شود .
