Improvement of Flux Pinning Properties of YBCO Superconducting Films with BaMeO3(Me:Zr,Mn,Hf and Ir) Perovskite Nanoparticles by TFA-MOD Technique

Year 2014, Volume: 14 Issue: 3, 255 - 261, 01.12.2014

Erdal Çelik İşıl Birlik Murat Bektaş Osman Çulha Mustafa Toparli

Abstract

Superconducting materials increase performances of machines by intensively using in MRI in medicine, thermal bolometer, energy stroge systems in transformer, magnetic separators, levitation, NMR, generators, engines, cables, superconducting wires and tapes, accelerators, electromagnets, and electronic transistors. In these applications, the high temperature superconductors (HTS) possess very high crtitical current density (J) values at low temperature even in high magnetic fields. In these kinds of studies, many kinds of crystalline defects, such as fine precipitates of non-superconducting phases, dislocations, vacancies, grain boundaries, twin boundaries and so on, are considered to act as pinning centers. However, the Jc values rapidly decrease with increasing temperature in magnetic field. The main reason of the Jc depression is the lack of effective pinning in the structure. Depending on these reason, a novel technology has been developed by means of a nanostructure engineering to create artificial pinning centers in HTC materials. With this regard, increasing critical current density and improvement of flux pinning properties of YBa2Cu3O6.57 (YBCO) superconducting films with BaMeO3(Me:Zr, Mn, Hf and Ir) perovskite nanodots, nanorods or nanoparticles, as pinning centers, on SrTiO3substrate were aimed

Keywords

High temperature, superconductors, YBCO, BaMeO3, ; Flux pinning, STO, TFA-MOD

TFA-MOD Tekniğiyle BaMeO3(Me:Zr,Mn,Hf ve Ir) Perovskit Nanopartiküllü YBCO Süperiletken Filmlerin Akı İğnelenmesi Özelliklerin Geliştirilmesi

Abstract

Süperiletken malzemeler tıpta MRI cihazlarında, enerji depolama sistemlerinde, termal kameralarda, manyetik ayrıştırıcılarda, analiz cihazlarında (NMR), jeneratörlerde, motorlarda, kablolarda, süperiletken tel ve şeritlerde, hızlandırıcı mıknatıslarda ve transistörlerde, cihazların performanslarını arttırmak amacı ile kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda, yüksek sıcaklık süperiletken malzemeleri (HTS) düşük sıcaklık ve yüksek manyetik alanlarda, çok yüksek kritik akım yoğunluğu (Jc) değerlerine sahiptir. Bu çeşit çalışmalarda, süperiletken olmayan fazların nano boyutta çökeltileri; dislokasyonlar, boşluklar, tane sınırları, ikiz sınırları gibi çoğu kristal hatalar, akı iğnelemesi merkezleri olarak düşünülmektedir. Ancak Jc değerleri manyetik alanda artan sıcaklıkla hızlı bir şekilde düşmektedir. Jc‘nin düşmesinin ana sebebi etkili iğnelenme merkezlerinin olmamasıdır. Bu nedenlere bağlı olarak yeni teknoloji HTS malzemelerde yapısal iğnelenme merkezleri nanoyapılı mühendislik ile geliştirilmektedir. Bunu sağlamak amacıyla TFA-MOD metodu kullanılarak, yapısal iğnelenme merkezleri olarak BaMeO3 (Me: Zr, Hf, Ir, vs.) perovskit yapılı nanonoktalar, nanoçubuklar veya nanopartiküller şeklinde yapıların YBa2Cu3O6.57 (YBCO) süperiletken filmlerin içine ilave edilerek kritik akım yoğunluğunun artırılması ve akı iğnelenmesi özelliklerin geliştirilmesi hedeflenmiştir.

Keywords

Yüksek sıcaklık süperiletkenler, YBCO, BaMeO3, Akı iğnelenmesi, STO, TFAMOD

References

• Campbell, A M., & Evetts, J. E, 1972. Flux vortices and transport currents in type II superconductors. Advances in Physics, 21, 199-428.
• Chen, Y., Selvamanickam, V., Zhang, Y., Zuev, Y., Cantoni, C., Specht, E., et al., 2009. Enhanced flux pinning by BaZrO3 and (Gd,Y)2O3 nanostructures in metal organic chemical vapor deposited GdYBCO high temperature superconductor tapes. Applied Physics Letters, 94 (062513), 1-3.
• Engel, S., Thersleff, T., Hühne, R., Schultz, L., & Holzapfel, B., 2007. Enhanced flux pining in YBa2Cu3O7 layers by the formation of nanosized BaHfO3 precipitates using the chemical deposition method. Applied Physics Letters, 90 (102505) 1-3.
• Gutierrez, J., Llordes, A., Gazquez, J., Gibert, M., Roma N., Richart, S., et al., 2007. Strong isotropic flux pinning nanocomposite superconductor films. Nature Materials, 6, 367-373. YBa2Cu3O7-x
• Hänisch, J., Cai, C., Stehr, V., Hühne, R., Lyubina, J., Nenkov, K., et al., 2006. Formation and pinning properties precipitates in YBa2Cu3O7-δ/transition metal quasi- multilayers. Superconductor Science and Technology, 19, 534-540. nanoscale
• Liu, M., Suo, H., Ye, S., Shi, D., Zhao, Y., & Tang, X., 2008. Preparation and properties of YSZ-doped YBCO films grown by the TFA-MOD method. Superconductor Science and Technology, 21 (115012).
• Puig, T., Gonzalez, J. C., Pomar, A., Mestres, N., Castano, O., Coll, M., et al., 2005. Influence of growth conditions on the microstructure and critical currents Superconductor Science and Technology, 18, 1141- 1150. YBa2Cu3O7 films.
• Strickland, N. M., Long, N. J., Talantsev, E. F., Hoefakker, P., Xia, J., Rupich, M. W., et al., 2008. Enhanced flux pinning by BaZrO3 nanoparticles in metal-organic deposited YBCO second-generation HTS wire.
• Physica C, 468, 183-189.