بررسی ابر‌رسانای 2223 – Bi آلائیده با نانوذرات CdO

نویسندگان

دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در این مقاله، نانوذرات CdO به روش شیمیایی و با استفاده از سولفات کادمیوم هشت آبه به وسیله­ی آب اکسیژنه ساخته شد و پس از آن آلایش نانوذرات اکسیدکادمیوم با مقادیر 1/0 و 04/0 ،03/0 ،02/0 ،01/0 ،0/0 =x در ترکیب ابر­رسانای Bi1.64Pb0.36Sr2Ca2-xCdxCu3Oy به روش حالت جامد صورت گرفته است. خواص ساختاری، ریزساختار، ریخت­شناسی و دمای واکنش نمونه­ها به وسیله XRD، SEM و TGA-DTA مورد بررسی قرار گرفت. چگالی جریان بحرانی‏ و دمای بحرانی به روش چهار میله­ای اندازه­گیری شد. نتایج حاصل از اندازه­گیری چگالی جریان بحرانی نشان می­دهند که چگالی جریان بحرانی با افزایش نانوذرات اکسیدکادمیوم افزایش می­یابد، به­طوری­که بیشترین چگالی جریان بحرانی به نمونه­ی با مقدار 01/0 = x با زمان پخت 270 ساعت وابسته است. بررسی تغییرات دمای گذار در نمونه­های آلایش داده شده با نانوذرات اکسید کادمیوم نشان می­دهد که هرچند با جانشینی کادمیوم به­جای کلسیم، دمای بحرانی نسبت به نمونه­ی خالص افزایش می­یابد، اما تغییرات قابل ملاحظه­ای در دمای گذار نمونه­های آلایش داده شده، مشاهده نمی­شود. چگالی جریان و دمای بحرانی تمام نمونه­ها با افزایش زمان پخت افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A study of Bi-2223 superconductor doped with CdO nanoparticles

چکیده [English]

In this paper, the CdO nanoparticles were prepared by chemical reduction method. Then, the CdO nanoparticles were doped in the Bi1.64Pb0.36Sr2Ca2-xCdxCu3Oy with
 x = 0.0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.1 superconductor.  The samples were synthesized by the standard solid-state reaction technique. The structural properties, microstructure and morphology of the samples have been studied by XRD, SEM and TGA-DTA. After synthesizing the samples and observing the Meissner effect, the study of the crystallography, critical current density (Jc), critical temperature (Tc), SEM, and Thermogravimetry-Differential thermal analysis shows of samples have been down. The results of the critical current density measurements show that the sample with x = 0.01, with annealing time 270h and the size of 16nm, has the maximum JC. Although the critical tempeprature increases with subittiution of Cd for Ca but the results of the critical temperature measurements of the samples with the CdO nanoparticles reveal that no remarkable increasing in the critical temperature was observed. With increasing annealing time, critical temperature and critical current density of all samples increases too.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoparticles
  • superconductivity
  • critical current density
  • critical temperature
[1] Muller K. A., Bednorz J. G., "Possible high Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-O system", Z. Phys. B, 64, 189 (1986).

[2] Wu M. K., Ashbarn J. R., Torng C. J., Hor P. H., Meng P. L., Gao L., Hung Z. J., Wang Y. O., Chu C. W., "Superconductivity at 93 K in a new mixed- phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure", Phys. Rev. Lett., 58 908 (1986).

[3] Scholtz J. J., et al, "Pressure Dependence of Tc and HC2 of CaLaBaCu3O7 up to 50 Gpa", Physica C, 198 (1992) 231-236.

[4] Tavana A., Akhavan M., “How TC can go above 100 K in the YBCO family”, Eur. Phys. J. B (2009).

[5] Aliabadi A., Akhavan Y., Akhavan M., “A New Y-Based HTSC with TC above 100 K”, Physica C 469٫(2009) 2012-2014.

[6] Michel C., Herrieu M., Borel M. M., Grandin A., Deslandes F., Provost J., Baveau B., "Superconductivity in the Bi-Sr-Cu-O system", Z. Phys. B 68, 421 (1987).

[7] ] Sastry P. V. P. S. S., Gopalakrishnan I. K., Sequeira A., Rajagopal H., Gangadharan K., Phatak G. M., Iyer R. M., "On the preparation and structure of the 81 K single phase superconductor in the Bi-Ca-Sr-Cu-O", Physica C 156, 230 (1988).

[8] Sotelo A., Szillat H., Majewski P., Aldinger F., "Rapid synthesis of the Bi-2212 phase by a polymer matrix method", Supercond. Sci. Technol. 10, 717 (1997).

[9] Yurchenko I. A., Alekseev A. F., Yurchenko D. O., Badica P., Gridasova T. Ya., Morozov V. V., Nemirovsky A. V., Peklun V. F., "Intensification of synthesis and examination of technological parameters influence on the properties and structure of Bi-(Pb)-Sr-Ca-Cu-O ceramics", Physica C 348, 111 (2003).

[10] Tanaka K., Nozue A., Kamiya K., "Preparation of (Bi, Pb)-Sr-Ca-Cu-O superconductor by the sol-gel method", J. Mater. Sci. 25, 3552 (1990).

[11] Thangaraj K., Iyer A. N., Zhang L., Salama K., "Heat treatment study on Bi-2212/Ag tapes fabricated using a powder-in-tube technique", Supercond. Sci. Technol. 13, 1035 (2000).

[12] Ghattas A., Annabi M., Zouaoui M., Ben Azzouz F., Ben Salem M., "Flux pinning by Al-based nano particles embedded inpolycrystalline (Bi,Pb)-2223 superconductors", Physica C 468, 31 (2008).

[13] Giannini E., Gladyshevskii R., Clayton N., Musolino N., Garnier V., Piriou A., Flu¨kiger R., "Growth, structure and physical properties of single crystals of pure and Pb-doped Bi-based high Tc superconductors", Current Applied Physics 8, 115 (2008).

[14] Xie P., Qub T.-M., Song P., Gu C., Huang K.-T., Han Z., Zeng P., "Fabrication and characterization of Ni-clad Bi-2223/Ag superconducting tapes", Physica C 471, 1103 (2011).

[15] Shi F., Rong T. S., Zhou S. Z., Wu X. F., Du J., Shi Z. H., Cui C. G., Jin R. Y., Zhang J. L., Ran Q. Z., Shi N. C., "Preparation process crystal structure and physical properties of the 110 K single phase Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O superconductor", Phys. Rev. B 41, 6541 (1990).

[16] Zargar Shoushtari M., Kashian M. R., Yazdani H., "Study on the properties of Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu2+xOy superconductors", Physica B 321, 305 (2002).

]17[ زرگر شوشتری م.، موسوی قهفرخی س. ا.، کلانتر هرمزی ر.، "ساخت و بررسی نانوذرات Au بر چگالی جریان بحرانی و ریز ساختار ابررسانای1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3Oy Bi"، مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران ، سال بیستم، شماره 1 ، بهار 1391، از صفحه 187 تا 196 .

]18 [موسوی قهفرخی س. ا.، زرگر شوشتری م.، "ساخت و بررسی تأثیر نانوذرات 2O3 Sb بر ابررسانای 2223- Bi"، مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران ، سال هجدهم، شماره 2 ،تابستان 1389 ، از صفحه 287 تا 300 .









[19] Sasakura H., Tagaya K., Akagi Y., Oka T., Tsukui S., Adachi M., Oshima R., "Effect of Cd Substitution for Bi on Superconductivity of theBi-2201 Phase in the Bi La Ca Cu O System", Journal of Superconductivity: Incorporating Novel Magnetism, 14, 581 (2001).

[20] Zargar Shoushtari M., Mousavi Ghahfarokhi S. E., Farbod M., "The effect of Cd doping on Bi-besed superconductor", Journal of Applied Sciences 8 (14): 2613-2618 (2008).

[21] Hamadneh I., Agil A., Yahya A.K., Halim S.A., "Superconducting properties of bulk Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2_xCdxCu3O10 system prepared via conventional solid stateand coprecipitation methods", Physica C 463 207 (2007.

[22] Gabbott P., “Principles and Applications of Thermal Analysis”, by Blackwell Publishing Ltd (2008).

[23] Kameli P., Salamati H., Abdolhosseini I., Sohrabi D., “Thermally activated flux creep in the Bi1.66Pb0.34Sr2Ca2-xMgxCu3Oy superconductors” Physica C. 468, 137–141 (2008).

]24[ سلامتی ه.، مرشدلو ت.، کاملی پ.، باقی م.، احمدلو ح.، عبدالحسینی ا.، سهرابی د.، "اثر جانشینی Ba در جایگاه Sr در ابررسانای دمای بالا 2223-Bi"، مجله پژوهش فیزیک ایران، جلد 10، تابستان 1389

[25] Mousavi Ghahfarokhi S. E., Zargar Shoushtari M., “Structural and physical properties of Cd-doped Bi1.64Pb0.36Sr2Ca2-xCdxCu3Oy superconductor”, Physica B. 405, 4643–4649 (2010).

[26] Hamadneh I., Agil A., Yahya A. K., Halim S. A., “Superconducting properties of bulk Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2-xCdxCu3O10 system prepared via conventional solid state and coprecipitation methods”, Physica C. 463–465, 207–210 (2007)