Nghiên cứu ảnh hưởng của từ trường đến tính siêu dẫn và mật độ dòng tới hạn biên hạt của hợp chất siêu dẫn bi 2223 pha tạp li

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI Viện đào tạo quốc tế khoa häc vËt liƯu NGUYỄN ĐÌNH HÙNG NHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỪ TRƯỜNG ĐẾN TÍNH SIÊU DẪN VÀ MẬT ĐỘ DÒNG TỚI HẠN BIÊN HẠT CỦA HỢP CHẤT SIÊU DN Bi-2223 PHA TP Li chuyên nghành: vật liệu điện ®iƯn tư LN V¡N TH¹C Sü kü tht Khãa itims – 2003 Ng−êi h−íng dÉn: TS Ngun kh¾c mÉn TS NGUyễn thị mùa Hà nội - 2011 Nghiờn cu nh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS Nguyễn Khắc Mẫn TS Nguyễn Thị Mùa trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ em suốt thời gian nghiên cứu q trình hồn thành luận văn Em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới 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 em suốt trình học tập nghiên cứu Em cảm ơn đề tài khoa học NCCB Nafosted 103.02-2010.22 ( 14 vật lý) hỗ trợ kinh phí cho nhóm nghiên cứu thực đề tài Em xin 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 emhoàn thành luận văn Cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng chí, đồng nghiệp quan tâm, động viên giúp đỡ em tinh thần vật chất trình học tập thực đề tài Hà nội, ngày … tháng … năm 2011 Nguyễn Đình Hùng Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li MỤC LỤC Nội dung luận văn Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục vẽ Mở đầu 1 Lý chọn đè tài Lịch sử nghiên cứu Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu luận văn Tóm tắt đọng luận điểm đóng góp tác giả Phương pháp nghiên cứu Chương Giới thiệu tổng quan phương pháp chế tạo vật liệu siêu dẫn hệ Bismuth 1.1 Hiện tượng siêu dẫn chất siêu dẫn nhiệt độ cao 1.2 Các tính chất siêu dẫn nhiệt độ cao hệ 10 Bi-2223 1.3 Sự tạo thành pha hợp chất siêu dãn nhiệt độ cao 18 chứa Bismuth Chương Chế tạo mẫu siêu dẫn Bi-2223 số phương 21 pháp nghiên cứu tính chất mẫu 2.1 Phương pháp phanmr ứng rắn 21 2.2 Phương pháp sol-gen 23 2.3 Quy trình chế tạo mẫu 25 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li 2.4 Các phương pháp nghiên cứu tính chất mẫu 29 Chương Kết thảo luận 3.1 Mẫu siêu dấn Bi-2223 pha 7,5% Li thay Cu 37 (mẫu k1-3) 3.2 Mẫu siêu dấn Bi-2223 pha 15% Li thay Cu (mẫu k2-5) 45 3.3 So sánh mẫu K1-3 K2-5 51 Kết luận 54 Tài liệu tham khảo 55 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu BSCCO Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao hệ Bismuth SDNĐC Siêu dẫn nhiệt độ cao (NSB) Nung sơ (NTG) Nung trung gian (NTK) Nung thiêu kết T Nhiệt độ tuyệt đối Tc Nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn ∆Tc Độ rộng vùng chuyển pha ξ Độ dài kết hợp 10 H Cường độ từ trường 11 Ho Cường độ từ trường 12 Tên tiếng việt Cường độ từ trường tới hạn ; cường độ từ trường tới hạn Hc nhiệt động 13 HC1 Từ trường tới hạn thứ I chất siêu dẫn loại II 14 HC2 Từ trường tới hạn thứ II chất siêu dẫn loại II 15 q 16 HTS Siêu dẫn nhiệt độ cao 17 LTS Siêu dẫn nhiệt độ thấp 18 BCS John bardeen, Leon Cooper va Robert Schrieffer 19 ∆ 20 ∆(0) 21 χ Hệ số từ hố động 22 µ Độ từ thẩm vật liệu 23 µ0 Độ từ thẩm chân khơng (= 4π.10-7H.m-1) 24 γ Hệ số nhiệt dung trạng thái thường Hệ số lấp đầy dây quấn ½ khe lượng chất siêu dẫn ½ khe lượng chất siêu dẫn 0K Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li 25 λ Bước sóng 26 λL Độ thấm sâu Lonđon 27 φ0 Lượng tử từ thông 28 J Mật độ dòng điện 29 Jc Mật độ dòng điện tới hạn 30 M Hệ số hỗ cảm 31 ω Tần số góc 32 I1 Dịng điện sơ cấp DANH MỤC CÁC BẢNG Nội dung bảng Bảng 1.1.5-1: Một số chất siêu dẫn nhiệt độ cao Bảng 2.3-1 : Bảng tỷ phần chất chế tạo mấu siêu dẫn Bi-2223 Bảng 3.1:Các tham số đặc trưng nhiệt độ chuyển pha mẫu siêu dẫn K1-3 Bảng 3.2: Mối quan hệ đỉnh hấp phụ với từ trường xoay chiều mật độ dòng tới hạn biên hạt đỉnh Bảng 3.3: Các tham số đặc trưng nhiệt độ chuyển pha mẫu siêu dẫn K2-5 Bảng 3.4: So sánh tham số đặc trưng nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn mẫu K1-3 K2-5 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Nội dung hình vẽ Hình 1: Quá trình phát triển theo thời gian nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn (Tc) Hình 1.1-1: Sự phụ thuộc nhiệt độ từ trường đến trạng thái siêu dẫnh Hình 1.1-2: Từ trường bị đẩy chất siêu dẫn T < TC Hình 1.2-1: Cấu trúc tinh thể pha Bi-2201, Bi-2212, Bi-2223 Hình 1.2-2: Điện trở suất theo trục c (ρc) điện trở suất theo mặt ab (ρab) đơn tinh thể siêu dẫn Bi2Sr2Ca2Cu3O10 Hình 1.2-3: Đường cong điện trở suất tỉ đối phụ thuộc nhiệt độ R(T)/R (140K) gốm siêu dẫn Bi-2223 Hình nhỏ phía cho cách xác định độ rộng chuyển pha siêu dẫn mẫu thông qua đường cong vi phân điện trở suất tỉ đối nói lấy theo nhiệt độ Hình 1.2-4: đường cong từ độ phụ thuộc từ trường siêu dẫn loại II Hình 2.1-1: Quy trình chế tạo mẫu siêu dẫn nhiệt độ cao phương pháp phản ứng pha rắn Hình 2.2-1: Sơ đồ khối diễn tả trình tổng hợp sol-gen Hình 2.3-1: Quy trình chế tạo mẫu siêu dẫn Bi-2223 phương pháp gốm Hình 2.3-2 : Hệ thống lò nung mẫu mẫu Bi-2223 sau nung thiêu kết Hình 2.4-1: Sơ đồ nguyên lý phép đo điện trở phụ thuộc nhiệt độ Hình 2.4-2: Mẫu siêu dẫn Bi-2223 dùng đo ( R-T ) Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li Hình 2.4-3: Ảnh máy đo nhiễu xạ tia X (Siemens D8) Hình 2.4-4: Kính hiển vi điện tử quét SEM (S-4800) Hình 2.4-5: Mối liên hệ từ độ m, từ trường xoay chiều h thành phần χ′ χ′′ hệ số từ hố động Hình 2.4-6: Sơ đồ ngun lý phép đo hệ số từ hố động Hình 2.4-7: Hệ đo tích hợp R-T & χ ac - T cho vật liệu siêu dẫn Viện ITIMS Hình 3.1-1: Đặc trưng điện trở suất tỉ đối phụ thuộc nhiệt độ mẫu K1-3 Hình 3.1-2: Đặc tính R-T đường vi phân xác định độ rộng chuyển pha mẫu K1-3 Hình 3.1-3: Giản đồ nhiễu xạ tia-X hệ mẫu Bi-2223 (K1-3) Hình 3.1-4: Ảnh SEM mẫu khối siêu dẫn Bi-2223 mẫu K1-3 Hình 3.1-5: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 1KHZ mẫu siêu dẫn K1-3 Hình 3.1-6: Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 10 10kHz mẫu siêu dẫn K 1-3 Hình 3.1-7: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 10 100kHz mẫu siêu dẫn K 1-3 Hình 3.1-8: Đỉnh hấp phụ mẫu K1-3 tần số 1KHZ Hình3.1-9: Mối quan hệ nhiệt độ dòng tới hạn biên hạt mẫu K1-3 tần số f = 10kHz Hình 3.2-1: Đặc trưng điện trở suất tỉ đối phụ thuộc nhiệt độ mẫu K2-5 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li Hình 3.2-2: Đặc tính R-T đường vi phân xác định độ rộng chuyển pha mẫu K2-5 Hình 3.2-3: Giản đồ nhiễu xạ tia-X mẫu siêu dẫn K2-5 Hình 3.2-4: Ảnh SEM mẫu khối siêu dẫn Bi-2223 mẫu K2-5 Hình 3.2-5: Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 1KHZ Của mẫu siêu dẫn K2-5 Hình 3.2-6: Hệ số từ hoá động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 10KHZ Của mẫu siêu dẫn K2-5 Hình 3.2-7: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 100KHZ Của mẫu siêu dẫn K2-5 Hình 3.3-1 Ảnh nhiễu xạ tia-X hai mẫu siêu dẫn K1-3 K2-5 Hình3.3-2: So sánh hệ số từ hoá động mẫu K1-3 K2-5 thay đổi từ trường xoay chiều tần số 10KHZ Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài Hiện công nghệ khoa học giới phát triển mạnh thiết bị dân quân sản suất đòi hỏi ngày tiện lợi, đại, kích thước nhỏ gọn tổn hao lượng Trên sở nhà khoa học thực nghiệm vật lý vật liệu nghiên cứu để tìm vật liệu để đáp ứng yêu cầu Vật liệu mà nhà khoa học hướng đến chất siêu dẫn nhiệt độ cao, cụ thể nhà khoa học ngày đêm nghiên cứu tìm chất siêu dẫn có nhiệt độ chuyển pha cao hơn, nhằm mục đích ứng dụng khoa học kỹ thuật đời sống Điều cho thấy chất siêu dẫn nhiệt độ cao quan trọng, hợp chất chứa đồng (Cu) ơxy (O), có hợp chất chứa đất kim loại Sự phức tạp quan trọng hợp chất siêu dẫn đề tài hấp dẫn cho nhà vật lý lý thuyết thực nghiệm Các nhà lý thuyết gắng sức tìm hiểu chế vĩ mô chất siêu dẫn nhiệt độ cao Một số lý thuyết tập trung vào mối liên kết đặc biệt nguyên tử đồng ôxy tạo nên mặt CuO2 chuỗi CuO cấu trúc tinh thể Ngày người ta cho siêu dẫn mở kỷ nguyên giống Laze bóng bán dẫn, sản sinh tồn cơng nghiệp chí khâu nhiều ngành công nghiệp đại giới Hiện nay, ngườ ta chế tạo thành công vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao Bi-2223 (Tc=110K) thực số phịng thí nghiệm đại giới nhiều phương pháp như; phương pháp phản ứng pha rắn, phương pháp sol-gel tổng hợp đường đồng kết tủa, phương pháp sol-gel theo đường tạo phức, thủy phân alkoxide Tuy nhiên phương pháp có quy trình chế tạo khác phức tạp Trên sở thiết bị phịng thí nghiệm Việt Nam, cụ thể viện nghiên cứu quốc tế khoa học vật liệu (Itims), chúng tơi chế tao vật liệu siêu dẫn Bi-2223 thông qua hai phương pháp chế tạo là; phương Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li Sự 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 Như làm cho tính siêu dẫn tốt hơn, mật độ dòng tới hạn tăng lên 3.1.5 Xác định dòng tới hạn biên hạt mẫu K1-3 tần số 1KHZ B AC-Susceptibilty (arb units) 0.3 0.2 H =2 A/M H = 12 A/M H = 40 A/M H = 80 A/M 0.1 H = 130 A/M H = 200 A/M H = 360 A/M H = 600 A/M 0.0 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Temperature (K) Hình 3.1-8: Đỉnh hấp phụ mẫu K1-3 tần số 1KHZ 43 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li Bảng 3.2 Mối quan hệ đỉnh hấp phụ với từ trường xoay chiều mật độ dòng tới hạn biên hạt đỉnh H (A/m) Tp (K) J Cm (A/cm ) 2,3 109,4 0,15 12 107,4 0,6 24 // 1,2 40 106,5 80 105 130 103,1 6,5 200 102.2 10 360 94.4 18 600 86,3 30 Từ bảng thông số ta xây dựng mối quan hệ Jc nhiệt độ: 44 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li B 35 Critical curren Jc (A/m) 30 25 20 15 10 85 90 95 100 105 110 Temperature (K) Hình3.1-9: Mối quan hệ nhiệt độ dịng tới hạn biên hạt mẫu K1-3 tần số f = 10kHz 3.2 Mẫu siêu dẫn Bi-2223 pha 15% Li thay Cu (mẫu K2-5) 3.2.1 Đặc trưng điện trở suất phụ thuộc nhiệt độcủa mẫu K2-5 Sau chế tạo mẫu nhóm nghiên cứu chúng tơi cắt mẫu với kích thước 2mm*2mm*15mm, tạo nên tiếp xúc hình 2.4-2 để thực Phép đo điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ Phép đo tiến hành bốn mũi dò đo buồng đo làm lạnh theo chu trình kín sử dụng Heli lỏng dải nhiệt độ (20÷300)K Kết đo R-T mẫu K2-5 trình bày hình 3.2-1 45 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li K5 1.0 0.8 R(T)/R(300K) 0.6 0.4 0.2 0.0 100 150 200 250 300 R(T) Hình 3.2-1: Đặc trưng điện trở suất tỉ đối phụ thuộc nhiệt độ mẫu K2-5 K5 1.0 0.8 R(T)/R(300K) 0.6 0.4 Tc p onset Tc 0.2 Diffrential*5 o Tc 0.0 100 150 200 250 300 T(K) Hình 3.2-2: Đặc tính R-T đường vi phân xác định độ rộng chuyển pha mẫu K2-5 46 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li Trên hình 3.2-2 biểu diễn quan hệ phụ thuộc thuộc nhiệt độ điện trở suất tỉ đối chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp 15% Li Từ đặc tính nhận thấy điện trở suất mẫu siêu dẫn K2-5 có đặc trưng kim loại trạng thái thường nhiệt độ chuyển pha tham số liên quan đến nhiệt độ chuyển pha trình bày bảng 3.2 Bảng 3.2: Các tham số đặc trưng nhiệt độ chuyển pha mẫu siêu dẫn K2-5 TT Mẫu Tconset (K) Tc0 (K) 114,5 105,4 K2-5 ∆Tc(K) Tc(K) 4,0 110 3.2.2 Giản đồ nhiễu xạ tia –X mẫu siêu dẫn K2-5 - Căn vào kết chụp Xray mẫu K2-5 phổ chuẩn Bi-2223 Bi-2212 ta xác định thành phần pha hình 3.2-3 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(0014) l(0012) h(1011) 150 h(2010) 200 h(315) l(008) h(117) 250 h(119) h(113) l(107) C−êng ®é[cps] 300 20 30 40 50 60 70 2θ Hình 3.2-3: Giản đồ nhiễu xạ tia-X mẫu siêu dẫn K2-5 47 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li Kết cho thấy pha Bi(Pb)-2223 thể rõ thông qua xuất đỉnh (h), nhiên pha Bi(Pb)-2212 xác định thông qua đỉnh (l) pha tạp chất Ca2PbO4 tồn mẫu siêu dẫn Từ giản đồ nhiễu xạ ta xác định tỷ phần pha: + Pha Bi-2223 chiếm khoảng: 94 % + Pha Bi-2212 chiếm:3,5 % + Các tạp chất chiếm:1,5 % 3.2.3 Ảnh hiển vi điện tử quét SEM mẫu siêu dẫn K2-5 SEM: K2-5×10K SEM: K2-5×5K Hình 3.2-4: Ảnh SEM mẫu khối siêu dẫn Bi-2223 mẫu K2-5 Từ ảnh SEM mẫu K2-5 cho thấy hạt tinh thể siêu dẫn mẫu K2-5 có hình dạng kích thước gần giống mẫu K1-3 độ xếp chặt cao 3.2.4 Ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn mẫu K2-5 Ta thực quy trình đo tương tự mẫu K1-3 xác định họ đặc tính hệ số từ hố động hình vẽ 48 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li B 0.3 0.2 AC-Susceptibilty (arb units) 0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 H =2 A/M -0.7 H = 12 A/M H = 40 A/M H = 130 A/M H = 200 A/M H = 360 A/M H = 600 A/M -0.8 -0.9 -1.0 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Temperature (K) Hình 3.2-5: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 1KHZ Của mẫu siêu dẫn K2-5 B 0.2 0.1 AC-Suseptibilty(arb.units) 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 H = 2.3A/M -0.5 H = 12 A/M -0.6 H = 24A/M -0.7 H = 40 A/M -0.8 H = 130 A/M -0.9 H = 200 A/M H = 360 A/M -1.0 H = 600 A/M 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 Temperature (K) Hình 3.2-6: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 10KHZ Của mẫu siêu dẫn K2-5 49 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li B 0.2 0.1 AC-Suseptibilty(arb.units) 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 H = 2.3A/M -0.5 H = 12 A/M -0.6 H = 24A/M -0.7 H = 40 A/M -0.8 H = 130 A/M H = 200 A/M -0.9 H = 360 A/M -1.0 H = 600 A/M 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 Temperature (K) Hình 3.2-7: Hệ số từ hố động phụ thuộc vào từ trường tần số f = 100KHZ Của mẫu siêu dẫn K2-5 Căn vào họ đặc tính hệ số từ hố động hình 3.2-5,6,7 ta thấy quy luật chung giống mẫu K3 từ trường tăng tính siêu dẫn giảm Đồng thời ta thẫy thay đổi giá trị từ trường giá trị tần số khác tính siêu dẫn tốt tần số làm việc cao (xét thực nghiệm dải f = 1÷100KHZ) Nhưng mẫu K2-5 đường χ’’ suất hai đỉnh hấp phụ, điều thấy ảnh hưởng Li đến tính chất biên hạt nội hạt 50 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li 3.3 So sánh mẫu siêu dẫn K1-3 K2-5 3.3.1 So sánh tham số nhiệt độ chuyển pha hai mẫu siêu dẫn K1-3 K2-5 Bảng3.3: So sánh tham số đặc trưng nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn mẫu K1-3 K2-5 TT Mẫu Tconset (K) Tc0 (K) ∆Tc(K) Tc(K) K1-3 113,8 102,7 2,8 106 K2-5 114,5 105,4 4,0 110 Qua ta thấy pha tạp Li thay Cu nhiệt độ chuyển pha, nhiệt độ chuyển pha không, nhiệt độ chuyển pha on-set tăng lên Điều cho ta thấy vai ttrị Li thay Cu Tuy nhiên độ rộng chuyển pha tăng lên điều gây ảnh hưởng khơng tốt đến tính siêu dẫn chứng tỏ pha Li xuất đa thành phần mẫu h(119) h(115) 650 h(200) 3.3.2 So sánh giản đồ nhiễu xạ tia-X mẫu K1-3 K2-5 600 550 h(319) h(315) h(317) (228) (224) l(1112) h(220) l(0016) h(2012) h(2010) h(0014) l(0012) h(1011) 250 h(113) 300 l(107) 350 h(117) 400 h(119) intensity (arb.units) 450 l(1110) l(008) 500 200 150 100 50 20 30 40 50 51 60 70 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li Hình 3.3-1 Ảnh nhiễu xạ tia-X hai mẫu siêu dẫn K1-3 K2-5 Căn vào kết vào công thức: F2223% = ∑I ∑I k∈2223 k × 100 ảnh chụp X-ray ta xác định i i tỉ phần pha mẫu siêu dẫn K1-3 K2-5 (theo mục 3.1 3.2) Từ kết xác định ta thấy đỉnh pha Bi-2223 mẫu K2-5 cao mẫu K1-3 điều khẳng định tỉ phần pha mẫu K2-5 nhiều mẫu K1-3 3.3.3 So sánh hệ số từ hoá động mẫu K1-3 K2-5 tần số 10KHZ với từ trường khác B 0.2 AC-Suscepbitility (arb.units) 0.0 k2-5 -0.2 H = 2.3(A/m) -0.4 k1-3 H = 2.3(A/m) -0.6 H = 600(A/m) -0.8 H = 600(A/m) -1.0 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Temperature (K) Hình3.3-2: So sánh hệ số từ hố động mẫu K1-3 K2-5 thay đổi từ trường xoay chiều tần số 10KHZ Từ hình vẽ ta nhận thấy phần hấp phụ χ” mẫu K2-5 suất đỉnh mẫu 52 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li K1-3 suất đỉnh Điều cho thấy pha tạp Li với tỉ phần cao làm cho maaux siêu dẫn suất tính đa thành phần, thể số đỉnh độ rộng đỉnh hấp phụ Từ đường χ’ ta thấy từ trường thấp ta thấy mẫu K1-3 có ∆Tc TC0 cao mẫu K2-5 , từ trường cao Hac = 600 (A/m) TC0 gần khơng thay đổi cịn vùng biên hạt mẫu K2-5 tốt nên vùng làm việc mẫu K2-5 rộng mẫu K1-3 Điều lý giải tính xếp chặt mẫu pha 15%Li so với mẫu pha 7,5% Li tâm gim từ mẫu K2-5 xuất nhiều hơn, lớn 53 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu hướng dẫn tận tình Thầy Nguyễn Khắc Mẫn cô Nguyễn Thị Mùa luận văn em đến đa hoàn thành với kết đạt sau: - Đã chế tạo thành công hai mẫu siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li hai mẫu K1-3 K2-5 với nồng độ pha tạp tương ứng 7,5% 15% phương pháp phản ứng pha rắn - Đã khảo sát đặc trưng siêu dẫn thành phần pha, kích thước hạt, biên hạt mẫu K1-3 K2-5 - Đã nghiên cứu ảnh hưởng từ trường xoay lên đặc trưng siêu dẫn dải Hac = 2,3 - 600A/m ba tần số khác 1kHz, 10kHz, 100kHz - Đã xác định quy luật phụ thuộc nhiệt độ dòng tới hạn biên hạt vùng gần nhiệt độ chuyển pha - Vùng chuyển pha mẫu K2-5 Khi pha Li với 15% rộng mẫu K1-3 pha Li với 7,5% Do trình độ thời gian có hạn nên luận văn em hoàn thành với kết Từ q trình nghiên cứu nhóm nghiên cứu có ý tưởng xẽ tiếp tục nghiên cứu dải tần số từ trường rộng Trên sở xây dựng hệ đo V-I để đánh giá xác, đầy đủ tính chất mẫu siêu dẫn Bi-2223 với mong muốn nhanh chóng đưa nghiên cứu vào ứng dụng thực tiễn 54 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li 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 55 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li [11] the P.Kameli, H Salamati, M Eslami, “ The effect of sintering temperature on intergranular properties of BI-2223 Superconductors”, Solid State Communications 137 (2006) 30-35 [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] Lê Công Dưỡng (2000), Vật liệu học, NXBKHKT Hà Nội [21]Vũ Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh(2004) 85-87, “Công nghệ nano”, NXB KHKT [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 Khắc Mẫn (2001), Luận án tiến sĩ [25] Hoàng Ngọc Thành (2001), Luận án tiến sĩ 56 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dịng tới hạn biên hạt hợp chất siêu dẫn Bi-2223 pha tạp Li [26] N.K.Man and T Đ Hien Weak- Link Behaviou of high Tc Superconductor Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10+δ Prepared by sol lidsate reaction method [27] 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 57 ... siêu dẫn vùng bi? ?n hạt mật độ dòng tới hạn bi? ?n hạt chất siêu dẫn Bi- 2223 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn bi? ?n hạt hợp chất siêu dẫn Bi- 2223 pha tạp Li Chương... CaCu O8 19 Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn bi? ?n hạt hợp chất siêu dẫn Bi- 2223 pha tạp Li 1.3.2 Sự tạo thành pha Bi- 2223 [11,10] Từ phát hệ siêu dẫn Bi vào năm... lượng chất siêu dẫn ½ khe lượng chất siêu dẫn 0K Nghiên cứu ảnh hưởng từ trường đến tính siêu dẫn mật độ dòng tới hạn bi? ?n hạt hợp chất siêu dẫn Bi- 2223 pha tạp Li 25 λ Bước sóng 26 λL Độ thấm