Nghiên cứu ảnh hưởng của tần số đến tính siêu dẫn và sự ghim từ của hợp chất siêu dẫn bi 2223 pha tạp li

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI _ Vũ THị TựA Nghiên cứu ảnh hởng tần số đến tính siêu dẫn ghim từ hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp li Chuyên ngành: Vật liệu điện tử LUậN VĂN TH¹C Sü kü tht Ng−êi h−íng dÉn KHOA HỌC: TS Nguyễn khắc mẫn Hà nội Năm 2011 LI CM ƠN Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS Nguyễn Khắc Mẫn người trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tác giả suốt thời gian thực đề tài q trình hồn thành luận văn Tác giả cảm ơn đề tài khoa học NCCB Nafosted 103.02-2010.22 (14- Vật lý) hỗ trợ kinh phí cho việc thực đề tài Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn tới GS-TS Nguyễn Ngọc Hùng viện trưởng, thầy cô, cán thuộc Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITIMS) – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trang bị kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt trình học tập làm đề tài Viện Tác giả chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, giảng viên khoa Điện – Điện tử - trường đại học SPKT Hưng Yên hợp tác, giúp đỡ tạo điều kiện cho tác giả hồn thành luận văn Cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng chí, đồng nghiệp quan tâm, động viên giúp đỡ tác giả tinh thần vật chất trình học tập thực đề tài Hà nội, ngày 25 tháng 09 năm 2011 Vũ Thị Tựa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu thân Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí, web site …theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả luận văn Vũ Thị Tựa MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Mở đầu Chương I: Tổng quan vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao 11 1.1 Sơ lược vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao 11 1.2 Các tính chất siêu dẫn nhiệt độ cao hệ bismuth 13 1.2.1 Cấu trúc 13 1.2.2 Các tính chất 15 1.2.2.1 Tính dị hướng 15 1.2.2.2 Tính dẫn điện điện trở suất 15 1.2.2.3 Tính chất từ 17 1.2.2.4 Tính dẫn nhiệt 19 1.2.2.5 Độ dài kết hợp độ thấm sâu london 19 1.2.2.6 Khe lượng 20 1.2.3 Mật độ dòng tới hạn chế phá vỡ siêu dòng 20 1.3 Sự tạo thành pha hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao chứa bismuth 22 1.3.1 Sự tạo thành pha Bi-2201 23 1.3.2 Sự tạo thành pha Bi-2223 23 1.3.3 Sự tạo thành pha Bi-2223 24 1.3.4 Vai trò pb thay bi trình tạo pha Bi-2223 24 1.4 Các phương pháp chế tạo bột siêu dẫn nhiệt độ cao bscco 25 1.4.1 Phương pháp phản ứng pha rắn 25 1.4.2 Phương pháp sol-gel 26 1.5 Ứng dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao 29 1.5.1 Dây dẫn điện 29 1.5.2 Máy gia tốc hạt (pa) 30 1.5.3 Thiết bị cộng hưởng từ (mri-magnetic resonance imaging) 31 1.5.4 Máy phát điện máy biến 32 1.5.5 Ứng dụng tách chiết từ 32 1.5.6 Ứng dụng thiết bị dị sóng milimét biến đổi a/d 33 1.5.7 Hệ thống vận tải tốc độ cao 34 Chương II: Phương pháp tổng hợp nghiên cứu hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li 36 2.1 Phương pháp chế tạo mẫu 36 2.1.1 Chế tạo mẫu phương pháp gốm 36 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 39 2.2.1 Kỹ thuật phân tích cấu trúc phổ nhiễu xạ tia-x 39 2.2.2 Kính hiển điện tử quét (sem) 40 2.2.3 Đo điện trở 41 2.2.4 Đo hệ số từ hố động 42 Tóm tắt chương II 45 Chương III: Kết thảo luận 46 3.1 Mẫu Ko chưa pha tạp (Li=0%) 47 3.2 Mẫu K3 pha tạp (Li=7,5%) 48 3.3 Mẫu K5 pha tạp (Li=15%) 55 3.3.1 Đặc trưng điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ 55 3.3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia-X 57 3.3.3 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 58 3.3.4 Ảnh hưởng tần số đến tính siêu dẫn ghim từ hợp chất siêu dẫn hệ Bi-2223 59 Tóm tắt chương III 65 Kết luận 66 Tài liệu tham khảo 57 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng việt BSCCO Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao hệ Bismuth T Nhiệt độ tuyệt đối Tc = Tconset Nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn ∆Tc Độ rộng vùng chuyển pha ξ Độ dài kết hợp H Cường độ từ trường Ho Cường độ từ trường Cường độ từ trường tới hạn ; cường độ từ trường tới hạn nhiệt Hc động HC1 Từ trường tới hạn thứ I chất siêu dẫn loại II HC2 Từ trường tới hạn thứ II chất siêu dẫn loại II q Hệ số lấp đầy BCS J0hn bardeen, Leon Cooper va Robert Schrieffer χ Hệ số từ hố động µ Độ từ thẩm vật liệu µ0 Độ từ thẩm chân khơng (=4π.10-7H.m-1) γ Hệ số nhiệt dung trạng thái thường λ Bước sóng λL Độ thấm sâu Lonđon φ0 Lượng tử từ thơng J Mật độ dịng điện Jc Mật độ dòng điện tới hạn M Hệ số hỗ cảm ω Tần số I Dòng điện sơ cấp DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng số Bảng 1.1 Bảng 2.1 Bảng 3.1 Nội dung Thông số vật lý số chất siêu dẫn nhiệt độ cao Thành phần bột oxit hệ mẫu Các đặc trưng chuyển pha siêu dẫn trạng thái thường mẫu khối siêu dẫn hệ Bi-2223 Trang 20 37 48 Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên Bảng 3.2a hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương 51 Hac=2,3 A/m Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên Bảng 3.2b hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương 52 Hac=80 A/m Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên Bảng 3.3 hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương 54 Hac=600 A/m Bảng 3.4 Các đặc trưng chuyển pha siêu dẫn trạng thái thường mẫu khối siêu dẫn hệ Bi-2223 56 Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên Bảng 3.5 hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương 59 Hac=2,3 A/m Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên Bảng 3.6 hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương 61 Hac=80 A/m Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên Bảng 3.7 hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương Hac=600 A/m 63 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình1.1 Q trình phát triển theo thời gian nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn (Tc) 14 Hình1.2 Cấu trúc tinh thể pha Bi-2201, Bi-2212, Bi-223 15 Hình1.3 Điện trở suất theo trục c (ρc) điện trở suất theo mặt ab (ρab) đơn tinh thể siêu dẫn i2Sr2Ca2Cu3O10 16 Hình1.4 Đường cong điện trở suất tỉ đối phụ thuộc nhiệt độ R(T)/R (140K) gốm siêu dẫn Bi-2223 18 Hình1.5 Đường cong từ độ phụ thuộc từ trường siêu dẫn loại II 19 Hình1.6 Quy trình chế tạo mẫu siêu dẫn nhiệt độ cao phương pháp phản ứng pha rắn 26 Hình1.7 Dây dẫn điện vật liệu siêu dẫn 27 Hình1.8 Một phần máy gia tốc hạt (LHC) nằm đường ống ngầm CERN gần Geneva, Thuỵ Sĩ (bên phải)và Máy gia tốc hạt vật liệu siêu dẫn (bên trái) 32 Hình1.9 Thiết bị cộng hưởng từ (MRI) dùng y học 32 Hình1.10 Máy phát điện máy biến 33 Hình1.11a Nam châm siêu dẫn lọc sóng 34 Hình1.11b Hình dạng cấu tạo nam châm siêu dẫn 34 Hình 1.12 35 Thiết bị dị tìm mạch điện sai hỏng vật liệu siêu dẫn Hệ thống vận tải tốc độ cao (High Speed Surface Hình 1.13 transport – HSST) 36 Hình2.1 Quy trình chế tạo bột siêu dẫn phương pháp phản ứng pha rắn 39 Hình 2.2 Hệ thống lị nung mẫu 39 Hình 2.3 Nhiễu xạ tia X (Siemens D8) 40 Hình 2.4 Kính hiển vi điện tử qt SEM (S-4800) 41 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý phép đo điện trở phụ thuộc nhiệt độ 42 Hình 2.6 Mẫu siêu dẫn dùng cho phép đo ( RT χac) 43 Hình 2.7 Mối liên hệ từ độ m, từ trường xoay chiều h thành phần χ′ χ′′ hệ số từ hoá động Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý phép đo hệ số từ hố động Hình 2.9 Hệ đo tích hợp R-T & χ ac 44 45 - T cho vật liệu siêu dẫn Viện 46 Hình 3.1 Đặc trưng điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ mẫu Bi-2223 chưa pha tạp Li 47 Hình 3.2 Các đặc trưng điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ mẫu Bi2223 pha tạp 7,5% Li 48 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia-X hệ mẫu Bi-2223 (K3) pha 7,5%Li 49 ITIMS Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Ảnh SEM mẫu khối siêu dẫn Bi(Pb)-2223 pha tạp 7,5% Li –K3 Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi2223, H=2,3A/m- K3 Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H=2,3A/m-K3 Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi2223, H=80A/m- K3 Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H= 80A/m -K3 Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi2223, H=600A/m- K3 Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H= 600A/m-K3 Các đặc trưng điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ mẫu Bi2223 pha tạp 15% Li Giản đồ nhiễu xạ tia-X hệ mẫu Bi-2223 (K5) pha 15% Li Giản đồ nhiễu xạ tia-X hệ mẫu Bi-2223 (K3-K5) Ảnh SEM mẫu khối siêu dẫn Bi(Pb)-2223 pha tạp 15% 50 50 51 52 53 54 55 56 57 58 58 Li –K5 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi2223, H=2,3A/m- K5 Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H=2,3A/m-K5 Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi2223, H=80A/m- K5 Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H= 80A/m -K5 Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi2223, H=600A/m- K5 Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H= 600A/m-K5 59 60 61 62 62 63 Vẫn phương pháp tính ta kết bảng 3.2b Từ kết bảng cho thấy tần số tăng dần từ (1÷100kHZ) giá trị đỉnh hấp phụ đạt nhiệt độ tăng dần mật độ dòng tới hạn biên hạt gần không đổi B 0.2 0.1 AC-Susecptibilty (arb units) 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 KHZ 10 KH Z -0.6 20 KHZ -0.7 50 KHZ -0.8 100 KHZ -0.9 -1.0 80 90 00 110 Temperature(K) Hình 3.8: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào tần số từ trường H= 80A/m -K3 Khi từ trường H= 80A/m độ rộng chuyển pha tương đối lớn ∆TC= 6,5K, nhiệt độ chuyển pha cao TC= 110K Giá trị đỉnh giá trị hấp phụ thấp tập chung khoảng từ (103,5 ÷ 105,2)K, tần số nguồn xoay chiều (f=1÷100kHZ) Mật độ dịng tới hạn biên hạt nhỏ Jcm = 4(A/cm2) 53 3.2.4.3 Cường độ từ trường H=600A/m Jcm = 30(A/cm2) B AC-Suseptibilty (arb.units) 0.2 0.1 1kh z 10 khz 20 khz 50 khz 100 khz 0.0 70 75 80 85 90 95 100 Temperature(K) Hình 3.9: Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi-2223, H=600A/m- K3 Bảng 3.3: Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương Hac=600 A/m Jcm = 30(A/cm2) f(kHz) Tp(K) 82 10 83,2 20 84,5 50 85,2 100 87 54 B 0.2 0.1 AC-Suseptibilty (arb.units) 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 1khz -0.6 10 khz -0.7 20 khz khz -0.8 100 khz -0.9 -1.0 40 50 60 70 80 90 100 110 Temperature(K) Hình 3.10: Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H= 600A/m-K3 Khi từ trường H= 600A/m độ rộng chuyển pha lớn ∆TC= 35K, nhiệt độ chuyển pha thấp TC= 106K Đỉnh giá trị hấp phụ thấp khoảng từ (82 ÷ 87)K tần số nguồn xoay chiều (f=1÷100kHZ) Mật độ dòng tới hạn biên hạt lớn Jcm = 30(A/cm2) 3.3 Mẫu K5 pha tạp (Li=15%) 3.3.1 Đặc trưng điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ 55 K5 1.0 0.8 0.8 0.6 0.6 R (T)/R (300K) R(T)/R(300K) K5 1.0 0.4 0.4 p Tc onset Tc 0.2 0.2 Diffrential*5 o Tc 0.0 0.0 100 150 200 250 100 300 150 200 250 300 T(K) R(T) Đường vi phân điện trở suất tỷ đối theo nhiệt độ Hình 3.11: Các đặc trưng điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ mẫu Bi-2223 pha tạp 15% Li Từ hình 3.11 xác định nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn độ rộng chuyển pha mẫu có pha tạp Li theo phương pháp mục 1.2.2.2 ta có kết bảng sau: Bảng 3.4: Các đặc trưng chuyển pha siêu dẫn trạng thái thường mẫu khối siêu dẫn hệ Bi-2223 TT Mẫu Tconset Tc0 Tc(K) K5 114,5 105,4 110 ∆Tc(K) 4,0 Trên bảng 3.4 biểu diễn quan hệ phụ thuộc nhiệt độ điện trở suất R(T)/R(300K) mẫu Bi-2223 (K5) Điện trở suất mẫu khối Bi-2223 có đặc trưng kim loại trạng thái thường Nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn xác định TC= 114,5K; độ rộng chuyển pha ∆TC= 4,0K (K5) Ngồi ra, chúng tơi thấy nhiệt độ chuyển pha Tc mẫu K5 tăng lên, đặc trưng kim loại lại giảm đi; điều giải thích khảo sát đặc trưng điện trở suất pha siêu dẫn Bi-2223 trạng thái 56 thường Các giá trị đặc trưng chuyển pha thể bảng (3.2 3.4) Như thời gian nung thiêu kết giữ nguyên nhiệt độ nung thiêu kết pha tạp Li có ảnh hưởng mạnh đến chất lượng mẫu Với mẫu có pha tạp (7,5và15)% Li nhiệt độ nung thiêu kết 8500C thích hợp việc hình thành pha siêu dẫn Bi-2223 Phép đo điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ tiến hành đo buồng đo làm lạnh chu trình kín sử dụng Heli lỏng dải nhiệt độ (20÷300)K 3.3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia-X h(119) h(200) 450 h(115) 400 350 h(319) h(317) (228) h(2012) l(1110) l(0016) l(1112) (224) 50 h(220) 100 h(2010) 150 h(0014) l(0012) h(1011) h(119) h(113) 200 h(315) l(008) h(117) 250 l(107) C−êng ®é[cps] 300 20 30 40 50 60 70 2θ Hình 3.12: Giản đồ nhiễu xạ tia-X hệ mẫu Bi-2223 (K5) pha 15% Li Từ giản đồ ta tính tỷ phần pha Bi-2223 kết cho thấy lượng pha Bi-2223 lớn đạt 90%, pha Bi-2212 thành phần không xác định chiếm tỷ phần nhỏ tổng tỷ phần pha giảm 57 Hình 3.13: Giản đồ nhiễu xạ tia-X hệ mẫu Bi-2223 (K3-K5) Từ giản đồ nhiễu xạ mẫu ta thấy tỷ phần pha Bi-2223 mẫu K5 (có pha tạp 15% Li) tỷ phần pha Bi-2223 lớn so với mẫu K3 có pha 7,5%Li 3.3.3 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.14: Ảnh SEM mẫu khối siêu dẫn Bi(Pb)-2223 pha tạp 15% Li –K5 Phân tích ảnh SEM mẫu cho thấy hạt siêu dẫn Bi-2223 có dng hỡnh tm kớch thc 25ữ30àm, cú kốm theo mt s tinh th hỡnh lỏ vi kớch thc 30ữ50àm Nh sau nung thiêu kết 8500C thời gian 180 giờ, hạt tinh thể siêu dẫn hệ Bi-2223 lớn hình 3.14 so với (Phương pháp sol-gen có 58 kích thước khoảng 10 nm) Tuy nhiên, hình dạng hạt siêu dẫn Bi-2223 thay đổi mẫu chứa nồng độ Li pha tạp thay đổi, kết cho thấy đồng hạt bị giảm tăng nồng độ Li mẫu Các hạt tập hợp với thành đám tinh th (cluster) cú kớch thc 200ữ300àm 3.3.4 nh hng ca tần số đến tính siêu dẫn ghim từ hợp chất siêu dẫn hệ Bi-2223 3.3.4.1 Cường độ từ trường H=2,3A/m Jcm = 0,115(A/cm2) B AC-suscepbitilty (arb.units) 0.4 0.2 1KHZ 100KHZ 50KHZ 20KHZ 10KHZ 0.0 98 99 10 01 02 103 104 105 106 107 108 109 110 111 11 Temperature (K) Hình 3.15: Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi-2223, H=2,3A/m- K5 Bảng 3.5: Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương Hac=2,3 A/m f(kHz) Tp(K) - 10 100,5 20 101,5 50 102,8 100 105,7 59 B 0.4 AC-suscepbitilty (arb.units) 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 1KHZ 10KHZ 20KHZ -0.8 50KHZ 100 KH Z -1.0 90 95 100 105 110 Temperature (K) Hình 3.16: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào tần số từ trường H=2,3A/m-K5 Khi từ trường H= 2,3A/m độ rộng chuyển pha lớn ∆TC= 15K, nhiệt độ chuyển pha thấp TC= 110,6K Đỉnh giá trị hấp phụ thấp khoảng từ (100,5 ÷ 107)K tần số nguồn xoay chiều (f=1÷100kHZ) Mật độ dịng tới hạn biên hạt nhỏ Jcm = 0,115(A/cm2) 60 3.3.4.2 Cường độ từ trường H=80A/m Jcm = 4(A/cm2) B AC-Susecptibilty (arb units) 0.2 KH Z 0.1 100 KHZ 50 KHZ 20 KHZ 10 KH Z 0.0 80 90 00 Temperature(K) Hình 3.17: Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi-2223, H=80A/m- K5 Bảng 3.6: Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương Hac=80 A/m f(kHz) Tp(K) 85,2 10 86,9 20 87,9 50 88,5 100 89,5 61 B 0.2 0.1 AC-Susecptibilty (arb units) 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 KH Z -0.7 10 KHZ -0.8 20 KHZ 50 KH Z -0.9 100 KHZ -1.0 40 50 60 70 80 90 100 110 Temperature(K) Hình 3.18: Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H= 80A/m -K5 Khi từ trường H= 80A/m độ rộng chuyển pha lớn ∆TC= 35K, nhiệt độ chuyển pha TC= 110,6K Đỉnh giá trị hấp phụ thấp khoảng từ (85,2 ÷ 89,5)K tần số nguồn xoay chiều (f=1÷100kHZ) 3.3.4.3 Cường độ từ trường H=600A/m Jcm = 300(A/cm2) B AC-Susecptibilty (arb units) 0.2 KH Z 10 KHZ 0.1 20 KHZ 50 KHZ 100 KH Z 0.0 100 101 102 103 104 105 106 107 08 09 11 Temperature(K) Hình 3.19: Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi-2223, H=600A/m- K5 62 Bảng 3.7: Giá trị đỉnh hấp phụ mật độ dòng tới hạn biên hạt tương ứng phụ thuộc tần số từ trương Hac=600 A/m f(kHz) Tp(K) 103 10 104,5 20 104,8 50 105,2 100 105,7 B 0.2 0.1 AC-Suseptibilty (arb.units) 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 1khz -0.6 10 khz -0.7 20 khz khz -0.8 100 khz -0.9 -1.0 40 50 60 70 80 90 100 110 Temperature(K) Hình 3.20: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào tần số từ trường H= 600A/m-K5 Khi từ trường H= 600A/m độ rộng chuyển pha lớn ∆TC= 50K, nhiệt độ chuyển pha thấp TC= 106K Đỉnh giá trị hấp phụ thấp khoảng từ (103-105,7)K tần số nguồn xoay chiều (f=1÷100kHZ) ** So sánh mẫu K3 K5 ta thấy: So với K3 K5 có Nội hạt rộng pha tạp Li khác 63 Độ chuyển pha mở rộng dẫn đến Bi-2223 đa thành phần làm …chuyển nhiệt độ thấp Mật độ dòng tới hạn biên hạt cao Vì: Khi đặt mẫu từ trường, từ trường thâm nhập vào mẫu dạng xoáy từ, bên xoáy từ trạng thái thường (khơng siêu dẫn) Khi từ trường ngồi tăng lên, mật độ xoáy từ tăng, làm giảm tỷ phần pha siêu dẫn mẫu làm cho mật độ dòng tới hạn mẫu giảm rõ rệt Khi nhiệt độ cao phụ thuộc vào tần số chất siêu dẫn nhạy cảm Khi tần số tăng lên, xoáy hạt suất thời gian nhỏ có điều kiện để vào chất siêu dẫn chu kỳ Để đạt thâm nhập thông lượng đầy đủ, ghim hạt suy yếu làm mật độ từ tính Ở tần số cao nhiệt độ cao (Tp) mật độ lực ghim từ suy yếu TÓM TẮT CHƯƠNG III Các kết thực nghiệm cho thấy ảnh hưởng tần số đến tính siêu dẫn ghim từ vật liệu siêu dẫn Trong mẫu có thành phần pha tạp khác Li nhiệt độ nung thiêu kết thay đổi tỷ lệ pha tạp Li ảnh hưởng tần số nhỏ (trong khoảng tần số khảo sát từ 1÷100 Khz) Nhưng dải tần số từ trường thay đổi làm ảnh hưởng lớn tới tính siêu dẫn ghim từ vật liệu siêu dẫn hệ Bi-2223 64 KẾT LUẬN Các kết đạt 1/ Đã chế tạo thành công mẫu gốm siêu dẫn nhiệt độ cao Bi-2223 có pha Li từ (0-15)% có chất lượng tốt với nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn Tc ≈ 114K 2/ Đã khảo sát hệ số từ hoá phụ thuộc vào nhiệt độ tần số mẫu K1 có pha tạp 7,5% Li K5 có pha tạp 15% Li giá trị từ trường Hac= 2,3A/m; Hac= 80A/m Hac= 600A/m: 3/ Đã khảo sát thấy dịch chuyển đỉnh hấp phụ hệ số từ hoá động miền nhiệt độ cao theo tần số từ trường xoay chiều Kết giải thích khả ngăn chặn tăng dần đường từ thông xuyên vào miền biên hạt 4/ Ở nồng độ pha tạp Li =15% đỉnh hấp phụ vùng chuyển pha mở rộng Có thể giải thích ion Li tạo thành tâm ghim từ thơng khơng biên mà cịn nội hạt siêu dẫn, số tâm ghim từ tăng dẫn đến mật độ dòng tới hạn tăng nhiên mở rộng vùng bị ảnh hưởng đa thành phần loại pha siêu dẫn Hướng phát triển đề tài + Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng tần số đến tính siêu dẫn ghim từ hợp chất siêu dẫn Bi-2223 có pha tạp Li, sở kết đạt để xây dựng quy trình chế tạo ứng dụng vật liệu siêu dẫn Bi-2223 thực tiễn Kiến nghị Tăng cường sở vật chất cho phịng thí nghiệm theo tiêu chuẩn quốc tế để phục vụ tốt trình nghiên cứu 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Anant NarLikar, “Studies of high temperature superconductors”, 2001 [2] A.C Rose-Innes and E.H.R hoderick, “Introduction to Superconductivity”, Pergamon Press (1994) [3] Chuanbin Mao, Lian zhou, Xiaozu Wu, Xiangyun Sun, “New understanding of silver-induced texture in powder-in-tube processed Ag/Bi-2223 tape”, physica C 281 (1977 ) 159-175 [4] D Larbalestier, A Gurevich, D.M Feldmannand, A Polyanskii, “High-Tc superconducting materials for electric power application”, nature 414 (2001) 368377 [5] Masashi Fufiwara, Masahiro Nagae, Yoshihiro Kusano, tatsuo Fujii, and Jun Takada, “Li doping to the 2212 phase in the Bi-Sr- Ca-Cu-O system”, Physica C 274 (1977) 317-322 [6] M Anilkumar, Renu Pasricha, V Ravi “ Synthesis of bimuth oxide nanoparticles by citrate gel method”, ceramics International 31 (2005) 889-891 [7] Mat Res Soc.Symp Proc Vol 689 C (2002) E3 8.1-8.5 [8] S Wu, Schwartz, G.W Raban Jr, “Superconducting properties and micro structural evolution of Li doped Bi2Sr2CaCu2Ox”, physica C 246 (1995) 297-308 [9] Frank Herman Robert V Kaswski, and William Y.Hsu, “Elecstronic structure of Bi2Sr2CaCu2O8 high Tc Superconductors”, Phys Rev B38 (1988) 204207 [10] H Salamati, P Kameli, “Effect of Bi - 2212 phase on the week link behavior of Bi- 2223 Superconductors”, Physica C 403 (2004) 60-66 [11] the P.Kameli, H Salamati, M Eslami, “ The effect of sintering temperature on intergranular properties of BI-2223 Communications 137 (2006) 30-35 66 Superconductors”, Solid State [12] S Celebi, I Karaca, E Akasu, A Gencer, “ Frequency dependence of the intergranular AC loss peak in a high- Tc Bi- (Pb)-Sr-Ca-Cu-O bulk Superconductor", Physica C 309 (1998) 131-137 [13] V Mihalache, G.Aldica, S Popa, F Lifei,D Miu, “Effeet of Li2Co3 addition on the Bi1.7Pb0,4Sr1.5Ca2.5Cu3.6Ox Superconducting system”, Materials Letters 58 (2004) 3040-3044 [14] Mat Res Soc Symp Proc Vol 689 C 2002 Materieals Research Society [15] S.Celebi,I Karaca, E.Aksu,and A Grencer, physica C 309, 131(1998) [16] H Salamali, and P kameli, physica C403, 60 (2004 [17] P Kameli, H Salamali, and M Eslami, Solid State Commun 137, 30 (2006) [18] S.A Halim, S.A Khawaldeh, S B Mohamet, and A A zhan, mater Chem & Phys.61,251(1999) [19] C Y Lee, and Y H kao, Phycica C 256 ,183 (1996) [20] Vũ Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh(2004) 85-87, “Công nghệ nano”, NXB KHKT [21] Lê Công Dưỡng (2000), Vật liệu học, NXBKHKT Hà Nội [22] Thân Đức Hiền (2008), Từ học vật liệu từ, NXBBK-Hà Nội [23] Thân Đức Hiền (2008), nhập môn siêu dẫn, NXBBK-Hà Nội [24] Nguyễn Quang Huy (2007), Luận văn thạc sỹ khoa học vật liệu ĐHBKHN “ Nghiên cứu ảnh hưởng việc thay Li cho Cu đến tính chất vật lý hệ siêu dẫn nhiệt độ cao BPSCCO chế tạo phương phá sol-Gel [25] Nguyễn Khắc Mẫn (2001), Luận án tiến sĩ [26] Nguyễn Khắc Mẫn and Thân Đức Hiền Weak- Link Behaviou of high Tc Superconductor Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10+δ Prepared by sol lidsate reaction method [27] N.K.MAN, T.D.HIEN and N.D.THANH- Effect of Particle Size on some Properties of High-Tc Bi-Based compouds 67 ... tia X, ảnh kính hiển vi điện tử nghiên cứu ảnh hưởng tần số đến tính siêu dẫn ghim từ chất siêu dẫn hệ Bi- 2223 có pha tạp Li 46 Chương III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Mẫu Ko chưa pha tạp (Li= 0%)... cao hệ Bi- 2223 có pha Li 2.3 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng tần số đến vật li? ??u siêu dẫn có pha Li với tỷ phần khác Phương pháp nghiên cứu 3.1 Phương pháp nghiên cứu lý... Ảnh SEM mẫu khối siêu dẫn Bi( Pb) -2223 pha tạp 7,5% Li –K3 Sự phụ thuộc tần số đỉnh hấp phụ cuả mẫu siêu dẫn Bi2 223, H=2,3A/m- K3 Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào tần số từ trường H=2,3A/m-K3 Sự