Vaqif Məşədi oğlu Əliyev

“Yeni CdBa2Cu3O7-δ və Bi2Sr2ZnCu2OХ yuxarı

temperaturlu ifratkeçiricilər və onların

elektrofiziki xassələri ”

1. La2-xBaxCuO4 Tc= 30 K, 1986-ci il

La2-xSrxCuO4 Tc=40 K,

2. YBa2Cu3O7-x Tc= 90 K, 1987-ci il

3. Bi2Sr2Can-1CunO4+2n (n= 1, 2, 3….), 1988-ci il

a) Bi2Sr2Cu2Ox (2202) Tc=10 K

b) Bi2Sr2CaCu2Ox (2212) Tc=80 K

c) Bi2Sr2Ca2Cu3Ox (2223) Tc=110 K

4) Tl2Ba2Ca2Cu3O10 Tc=127 K, 1988-ci il

5) HgBa2Can-1CunO2n+2+d (n=1-6) Tc=138 K, 1993-cü il

6) MgB2 Tc=40 K, 2001-ci il

7) Fullerion C60Rb Tc=30 K, 1993-cü il

8) SmFeAsO1–xFx (х = 0,15) Tc = 40 К, 2008-ci il

9) Ba1–xKxFe2As2 (х = 0,4) Tc = 37 К, 2009-cu il

Şək. 1. Oksigen şəraitində yandırılmış YВа2Сu3O7-δ nümunəsinin xüsusi müqavimətinin temperatur asılılığı

(Т0=91К)

Şək.2. Hava şəraitində yandırılmış YВа2Сu3O7-δ nümunəsinin xüsusi müqavimətinin temperatur asılılığı (Т0=85К)

Şək. 3. YBa2Cu3O7-δ nümunəsinin rentgenoqramması

50 100 150 200 250 3000

20

40

60

80

100

10

-4О

м.см

Т, К

Şək. 4. Bi2Sr2CaCu2Ox nümunəsinin xüsusi müqavimətinin temperatur asılılığı

Şək.. 5. Bi2Sr2CaCu2Oх nümunəsinin rentgenoqramması

Şək. 6. Bi2Sr2CaCu2Oх nümunəsinin (nüm. №6) xüsusi müqavimətinin

temperatur asılılığı

(Т0=80К)

Şək. 7. Bi2Sr2CaCu2Oх nümunəsinin (№6) В: 1-0; 2-0,1; 3-0,2; 4- 0,5; 5-0,9; 6-2Тl şəraitində xüsusi müqavimətlərinin temperatur asılılıqları

1

5,0

2c

9,0

2c

2c

2c

nnT

BT

B2

BB

= 5 8

Şək. 9. Bi2Sr2CaCu2Oх nümunəsinin (№6) xüsusi müqavimətinin müxtəlif temperaturlarda Т, К: 1- 79,8; 2-81,2; 3- 82,9; 4- 84,3; 5- 86,6; 6- 88,0; sahə asılılıqları (punktir xətlər- (В) –nin düzxətli hissəsınin n -ə qədər ekstrapolyasiyasını göstərir)

ТlТ

ВТТВ ссc 3647,00 2

2

.97,62

2

c

c

BB

TlBc 522 TlBc 3642

2

1

с2с2

1

00 ТТ

В2Ф

1

2200

Т

ВТ

В сc

Ф= 2,07. 10-7 Гс.см2 (və ya 2,07.105Тl.Å2)

0 = 3,24 Å.0 =19,46 Å

TB6T

B 2c

0

2c

TB

TB 2c2c

n

SТWkобщ

.

burada W=IU- qızdırıcının gücü, S - nümunənin en kəsik sahəsi, l-termocütlər

arasındakı məsafə, ∆Т – yuxarı və aşağı termocütlər arasındakı temperaturlar

fərqidir.

kэ = LT, burada L-Lorens ədədidir (2,4. 10-8 Вт Ом·К-2 )

Şək. 11. İstilikkeçirmənin ümumi (a) və elektron (б) hissəsinin temperatur asılılığı: 1–YBa2Cu3Ox; 2- Bi2Sr2CaCu2Ox

Şək. 12. Y1-xCdxBa2Cu3O7-δ nümunələrinin xüsusi müqavimətlərinin temperatur asılılıqları, х: 1-0,1; 2-0,3; 3-0,4; 4-0,5; 5-0,7

Şək. 13. Cd Ba2Cu3O7-δ nümunəsinin xüsusi müqavimətinin temperatur asılılığı

Şək. 14. Nümunələrin xüsusi müqavimətlərinin temperatur asılılığı: 1- YBa2Cu3O7-δ, 2- CdBa2Cu3O7-δ

Şək. 15. Nümunələrin rentgeneqramması: 1- YBa2Cu3O7-δ , 2- CdBa2Cu3O7-δ

Şək..16. Cd Ba2Cu3O7-δ nümunəsinin xüsusi müqavimətinin temperatur asılılığı: а – birinci ölçü(Тмин1 = 275 К); б – 72 saatdan sonrakı ölçü (Тмин2 = 252 К); в –minimumsuz əyri, daha 24 saat sonrakı ölçü. Bütün ölçülərdə Т0 =86 К.

75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 3250

2

4

6

8

, mOm

.sm

T, K

abv

AL= 12/12

)21(d16

e

ln)/1(d8

e2

1

2/1

2/1

211])21(1[/

MT =

= c2(T)/d2= 2[c(0)/d]2-1

=1,203(l/ab)(16/ħ)[c(0)/d]2kВT

Burada - əlaqə parametri; - parçalama parametridir;

ln(T/Tcmf) (Т–Тс

mf )/ Тсmf

21

c

2

D3 1TT

)0(1

32e)T(

1

c

2

D2 1TT

d16e

Tcr = Tc {1 + 4(с(0)/d)2}

Şək.19. CdBa2Cu3O7-δ nümunəsinin xüsusi müqavimətinin temperatur asılılığı : 1- eksperimental nöqtələr; 2- ρn = 5,42 + 0,0075Т ifadəsi ilə ekstrapolyasiya olunmuş asılılıq n = 0 + T

∆σ(Т) = -1 (T) - n-1(T)

Şək. 20. Əlavə keçiriciliyin Δσ (1) və onun loqarifmasının ln Δσ (2) temperatur asılılığı.

ln∆σ(Т) = a+b/T ; ∆σ = D exp (b/T), burada a, b, D –sabitlərdir.

D=A(1-T/T*) və b = * qəbul etsək,

∆σ = A (1-Т/Т*) exp (∆*/Т) olar.

)/2(sh2)0(16)T(

e)T/T1(AlnT)T(0c

2**

Burada = (Т-Тс)/Тс; 0 =;)0(

dc

d-11,7 Å ; Тс=90,2 К; Т=92,2 К; Т*=280 К.

* = *(Тc) 2*(Tc) / kTc 4÷6; optimal appraksimasiya 2Δ*(Tc)/kTc = 5,2

qiymətində baş verir, onda *(Тс) = 225,51К, А = 2,72 olur.

Şək. 21. Əlavə keçiriciliyin Δσ (1) və onun loqarifmasının ln Δσ (2) temperatur asılılığı. 3-cü əyri- eksperimental nöqtələrin qəbul olunmuş tənliklərlə hesablanmış appraksimasiya əyrisidir

Şək. 22. CdBa2Cu3O7-δ nümunəsində mövcud olan psevdozolağın * temperatur asılılığı

*275= 33,5 мэВ *252= 57,5 мэВ

21

1

c

1

c

2

1TTJ11

TT

d16e

Burada J = (2с(0)/d)2 - laylar arası birləşdirici sabitdir. Tənlikdə TTc

( bu zaman J ; = (T/Tc -1 ) olur)) olduqda -1 -ə mütənasib olur

(2D keçid). T Tc halında isə (J ) dəyişərək -1/2 –ə mütənasib

olur (3D).

Cədvəl №1.YTİK Y(Cd)-Ba-Cu-O materialların faza keçidi parametrləri

Nümunələr Тс, К Т, К Т0, К Тcmf , К Тск, К с(0),

Å J

YВа2Сu3O7-δ 90 1,66 91 - 92,5 2,5 0,182

Y0,7Cd0,3Ba2Cu3O7-δ 93 2,0 88 - 96 2,3 0,141

Y0,6 Cd0,4 Ba2Cu3O7-δ 93,5 3,9 89 - 96 2,2 0,129

CdBa2Cu3O7-δ 90,2 2,82 86 91,59 92,48 2,0 0,117

İK keçid 275К 282,35 - 275 289,97 298,5 1,7 0,084

İK keçid 252К 259.88 - 252 267,12 274,09 1,96 0,105

Şək. 25. İK nümunələrin istilikkeçirmələrinin temperatur asılılığı: 1- YBa2Cu3O7-δ (№ 19), 2- CdBa2Cu3O7-δ (№ 18)

Şək. 26. İK nümunələrin termoe.h.q.-lərinin temperatur asılılığı: 1- YBa2Cu3O7-δ , 2- CdBa2Cu3O7-δ

Şək. 27. Bi1,7Pb0,3Sr2Ca2 Cu3Oх (а) nümunəsinin xüsusi müqavimətinin temperatur asılılığı və gətirilmiş elektrik keçiriciliyinin ln(Т–Тс

)/Тс (б) ifadəsindən asılılığı

Şək. 28. İK nümunələrin xüsusi müqavimətlərinin temperatur asılılığı: 1- Bi2Sr2CaCu2Ox (nüm.24), 2- Bi2Sr2ZnCu2Ox (nüm.25)

Şək. 29. Nümunələrin rentgeneqramması: 1- Bi2Sr2CaCu2Ox , 2- Bi2Sr2ZnCu2Ox

Şək.30. Nümunələrin əlavə keçiriciklərinin temperatur asılılığı: 1- Bi2Sr2CaCu2Ox; 2- Bi2Sr2ZnCu2Ox

Cədvəl 2.YTİK Bi(Pb)-Ca(Zn)-Cu-O materialların faza keçidi parametrləri

Nümunələr Тс, К Т, К Т0, К Тск, К с(0), Å J

Bi2Sr2CaCu2Ox 81,55 3,8 80 90,33 3,48 0,2153

Bi1,7Pb0,3Sr2Ca2 Cu3Oх 101,71 1,71 100 125,84 5,15 0,5421

Bi2Sr2ZnCu2Ox 83,04 2,6 82 121,81 2,54 0,1146

Şək. 31. İK nümunələrin istilikkeçirmələrinin temperatur asılılığı: 1- Bi2Sr2CaCu2Ox, (nüm.24); 2- Bi2Sr2ZnCu2Ox (nüm. 25)

Şək. 32. İK nümunələrin termoe.h.q.-lərinin temperatur asılılığı:1- Bi2Sr2CaCu2Ox (nüm.24), 2- Bi2Sr2ZnCu2Ox (nüm.25)

2

21

1

TT,1TTT1L0

TT,0

L(T)=

)(11

00 ТТаехр

L(T)=1

)()(1

)()()(

TT

TTT

н

сп

нсп

н

mm

mmm

L (T) =

)(11

2 00 TTacha

TL

2/)( xx eechx Т1-Т2 =3,52/aо , burada (T1-T2) və ya rT - İK-in yayılma oblastı və ya keçid temperaturunun enidir.

a0 = (T0 – T)-1. ln (mсп / mн)

Т0- hər iki fazanın nisbi paylarının bərabər olduğu температур; aо- yayılmış faza keçidini xarakterizə edən sabitdir və həcmdə baş verən mümkün fluktuasiya, enerji və temperaturanın ona təsirini göstərir.

Ф(Т) = Ф(Т) - Ф(Т)L(T)

Şək. 33. 1- Bi2Sr2CaCu2Ox və 2- Bi2Sr2ZnCu2Ox nümunələrin ifratkeçirici və normal fazaların paylanmasının temperatur asılılığı

Zn: Ca: a0= 1,353K-1; To=82,29K a0=0,926K-1; T0=80,33K

Şək. 34. 1-Bi2Sr2CaCu2Ox və 2- Bi2Sr2ZnCu2Ox İK materiallaın faza keçidlərinin sürətinin (1 ; 2) temperatur asılılığı

Zn: dL0/dT=0,34; ∆Т=2,6К; Ca: dL0/dT=0,22; ∆Т=3,8К.

Şək.35. 1- YBa2Cu3O7-δ ; 2- CdBa2Cu3O7-δ nümunələrin ifratkeçirici və normal fazaların paylanmasının temperatur asılılığı

Y: Cd: a0=2,12K-1 ; T0= 88,44K a0=1,248K-1; T0= 90,21K

Şək.36. 1- YBa2Cu3O7-δ , 2- CdBa2Cu3O7-δ İK materiallaın faza keçidlərinin sürətinin (1 ; 2) temperatur asılılığı

Y: dL0/dT=0,5; ∆Т=1,66К ; Cd: dL0/dT=0,3; ∆Т=2,82К

NƏTİCƏLƏR

1. YBa2Cu3O7- yuxarı temperaturlu ifratkeçirici (YTİK) material alınmış və ittri əsaslı YTİK

materialların alınması rentgenfaza ysulu ilə təsdiq edilmişdir. Göstərilmişdir ki, alınma

texnoloqiyasından asılı olmayaraq sintez zamanı birfazalı yuxarı temperaturlu ifratkeçirici YBa2Cu3O7- materialı əmələ gəlir.

2. Tədqiqat nəticəsində müəyyən edilmişdir ki, tərkibində CuO artıqlığı bismut əsaslı YTİK

materiallarda normal fazada xüsusi müqavimətin aşağı düşməsinə səbəb olur və eyni zamanda

ifratkeçirici (İK) temperaturu bir gədər azalır.

Müəyyən edilmişdir ki, bismut əsaslı YTİK materialların keçid temperaturu bərk fazadakı

reaksiyanın sonunda havada soyutma ilə bitərkən yavaş temperatur rejimində soyutmaya

nisbətən 10 K artır.

3. Bi-Sr-Ca-Cu-O bismut sistemində 2212 və 2223 fazalı keramik nümunəıər alınmışdır.

Göstərilmişdir ki, 2212 fazası başqa fazalara nisbətən daha dayanıqlıdır. Müəyyən edilmişdir

ki, komponentlərin başlanğıc indekslərindən asılı olmayaraq ifratkeçirici fazanın

yaranmasında əsas amil bərk fazada reaksiyanın gedişi və soyutma üsuludur.

4. Bismut əsaslı YTİK materialların faza keçidinin əsas parametrlər:T

Bc

2 , kritik sahə

)0(2cB )0(2

cB ;

anizotropluq koeffisienti

2

2

c

cB

B eninə və uzununa 00 koherentlik

uzunluqları təyin edilmişdir. Elektrofiziki və termoelektrik tədqiqatların analizi nəticəsində geniş temperatur intervalında və maqnit sahəsinin təsiri ilə ittri və bismut YTİK materialların kuper cütlərinin koherentliklərinin uzunluqları, 2D-3D keçidi temperaturları hesablanmışdır. Göstərilmişdir ki, 2D-3D keçid temperaturu bismut əsaslı YTİK-lərdə ittri əsaslı materiallara nisbətən genişdir. Maqnit sahəsində keçid oblastında (T) genişlənmə və kritik sahənin temperatur asılılığında sınma müşahidə edilmişdir. Birinci sınma zəif sahədə (0,2 Tl) baş verir və bu aşağı kritik sahənin İK-yə təsiri ilə izah olunur. T(B) və дВс/дТ asılılıqlarından alınan nəticələrin təhlili göstərir ki. bu faktlar bismut əsaslı YTİK-lərdə Bc(T) asılılığının anizotrop olmasından, ifratkeçiriciliyin kvaziikiüzlü mexanizmindən və bu İK materialların tərkiblərinin qeyri-bircinsliyindən irəli gəlir.5. TTc şərti daxilində “vaxtından əvvəl” xüsusi müqavimətin () azalması müşahidə

edilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, bu əlavə keçiriciliklə əlaqədardır və Tc(1÷1,06) yaxınlığında keçiricilik üçölçülü, Tc(1,06÷1,15) oblastında isə ikiölçülü xarakterə malik olması ilə əlaqədardır. Müəyyən edilmişdir ki,bismut əsaslı YTİK materiallarda Tc yaxınlığında kuper cütləri ilə əlaqədə olan elektronların (T,B) –yə elə də böyük təsiri yoxdur.

6. Müəyyən edilmişdir ki, Bi2Sr2CaCu2Ox İK materiala maqnit sahəsinin təsiri faza krçidi oblastında onun istilikkeçirməsini artırır. Maqnit sahəsinin təsiri ilə Bi2Sr2CaCu2Ox İK materialın istilikkeçirməsinin artması burulğan qəfəsinin formalaşması ilə əlaqədar fonon- burulğan səpilməsi nəticəsində kuper cütlərinin parçalanması ilə müşayət olunur və istilikkeçirmənin elektron hissəsinin artmasına səbəb olur.

7. YBa2Cu3O7- ifratkeçiricilərinin tərkibində ittri elementinin müəyyən hissəsini tulium

elementi ilə əvəzlənməsinin ifratkeçiriciliyə təsiri tədqiq edilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, 0,2-dən 0,5-ə qədər əvəzləmədə İK materialın kritik və tam keçid temperaturları dəyişmir.

8. İttri elementinin YBa2Cu3O7- tərkibində kadmi elementi ilə 70%-ə qədər əvəzlənməsinin

tədqiqi göstərdi ki, İK-nin keçid temperaturu əvvəlki səviyyə ətrafında olur ( 90- 85K).

9. Yeni yuxarı temperaturlu ifratkeçirici CdBa2Cu3O7- materialı sintez edilmişdir. CdBa2Cu3O7- əsaslı ifratkeçirici materialın xüsusi müqavimətini temperatur asılılığında kritik teperaturadan yuxarıda (90,2K) 275K və 252K temperaturda yeni ifratkeçirici keçidlər qeydə alınmışdır. İlk dəfə olaraq keçiriciliyin eksperimental nəticələrinə və aparılmış nəzəri hesablamalarla kadmium əsaslı ifratkeçirici materiallarda kritik temperaturdan yuxarıda psevdozolağın əmələ gəlməsi təsdiq edilmiş və onun qiymətləndirilməsi aparılmışdır. 86-300K temperatur intervalında kuper cütlərinin uzunluqları (1,7 Å, 1,96 Å və 2,0 Å) eyni zamanda təbəqələr arası birləşmə sabitlərinin qiymətlərinə görə ( 0,084 , 0, 105 və 0 , 117) güman edirik ki,

ittri əsaslı YTİK materialda ittri elementini kadmi elementi ilə əvəz etdikdə kritik temperaturadan yuxarıda T*Tc şərti daxilində elektronların kuper cütü əmələ gətirməsini formalaşdırır. Müəyyən edilmişdir ki, kritik temperaturdan yuxarıda elektronların kuper cütləri əmələ gətirməsi psevdozolağın əmələ gəlməsinə şərait yaradır və sonradan stabil faza koherentliyi yaranmasına xidmət edir.

10. Yeni Bi2Sr2ZnCu2Ox tipli keçid temperaturu 82K olan yuxarı temperaturlu ifratkeçirici material alınmış və rentgenostruktur analiz vasitəsi ilə tetroqanal quruluşa malik olması təsdiqlənmişdir.11. İlk dəfə olaraq bismut əsaslı ifratkeçirici materiallarda xüsusi müqavimətin temperatur (T,B) asılılığı yayılmış faza keçidi (YFK) nəzəriyyəsi əsasında təhlil edilərək faza keçidid

oblastında materialın ifratkeçirici və normal fazaların miqdarları (у=mcп /mн); temperatur sabiti (a0), fazaların dəyişməsinin temperaturdan asılı sürəti dL0/dT; fazaların daxiletmə funksiyaları təyin edilmişdir L0(T). Göstərilmişdir ki, maqnit sahəsi ifratkeçiricinin faza keçidinin bütün parametrlərinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edir.

12. YBa2Cu3O7- və ədəbiyyatdan istifadə edilmiş YBa2Cu2,87Fe0,13O7- YTİ materiallar əsasında maqnit sahəsinin B (4Tl-ya qədər) YFK-nə təsiri (ab) müstəvisinə paralel və perpendikulyar istiqamətdə analiz edilmişdir. Göstərilmişdir ki, maqnit sahəsinin Bll, B və İ (İ-nümunədən keçən cərəyan) yayılma dərəcəsinə təsiri güclü anizatropiya ilə müşayət olunur. Belə ki, B=4Tl

olduqda B (ab) halı üçün rezistiv keçid 27K-ə qədər qalxır, B (ab) halında isə yayılma cəmi 4,5K temperatur intervalında olur kı, bu da kuper cütlərinin maqnit sahəsinin təsirilə çox zəif parçalanması ilə izah olunur.

13. Təyin edilmişdir ki, Bi2Sr2CaCu2Ox ifratkeçirici keramik materialda Ca elementini Zn elementi ilə əvəz etdikdə yayılmış faza keçidinin parametrləri yaxşılaşır belə ki tərkibində Ca olan nümunələrdə dL0/dT=0,22 və 2∆Т*=3,8К, Zn olan nümunələrdə isə

dL0/dT=0,34 və 2∆Т*=2,6К olmuşdur. Tədqiqat nəticəsində təsdiqlənmişdir ki, YBa2Cu3O7- YTİ-ci materialda isə Y

elementini Cd elementi ilə əvəz etdikdə CdBa2Cu3O7- faza keçidinin sürəti dL0/dT=0,3, yayılmış faza keçidi oblastı isə 2T*=2,82К olmuşdur. Bu YBa2Cu3O7- YTİ-ci materialın göstəricilərindən dL0\dT iki dəfə azdır ( dL0 /dT=0,6 və 2T*=1,66К).

14. Faza keçidi T0=80K olan qalın təbəqəli Bi2Sr2CaCu2Ox yuxarı temperaturlu ifratkeçirici plenka alınmışdır. Myəyyən edilmişdir ki, plenkanın faza keçidinə aıtlığın

materialinin tərkibi və yandırma temperaturu təsir edir.

15. YBa2Cu3O7- YTİ-ci material, butadien-nitril və etilenpropilen kauçukları əsasında polimer kompozit materiallar alınmış, onların fiziki-mexaniki xassələri və ifratkeçirici

polimer kompjzit materialların alınma mümkünlüyü öyrənilmişdir.

16. Müəyyən edilmişdir ki, polimer kompozit materiallara 20-100 çəki hissə ifratkeçirici material (YBa2Cu3O7-) əlavə etdikdə o elektrik keçiriciliyinə malik olur və 250-270K

temperatur intervalında bütün tədqiq olunan kompozitlərin xüsusi müqavimətləri (v) minimumdan keçir. Göstərilmişdir ki, polimer kompozitlərin temperaturlarını 77K-ə qədər aşağı saldıqda onların xüsusi müqavimətləri artmağa başlayır. Bu kauçuk və ifratkeçirici materialın istidən genişlənmə əmsallarının fərqli olduğu üçün keçirici hissəciklər arasında kontaktın pozulması ilə izah olunur.

Voltamper xarakteristikası əsasında təyin edilmişdir ki, YBa2Cu3O7- YTİK material daxil olan polimer kompozitlərin elektrik keçiriciliyi zəncirvari mexanizmlə baş verir.

DİQQƏTİNİZƏ GÖRƏ TƏŞƏKKÜR EDİRƏM!