Effect of Pr doping on the superconductivity of Bi2Sr2CaCu2Oy (Bi2212)
3
Issued Date
2005
Copyright Date
2005
Resource Type
Language
eng
File Type
application/pdf
No. of Pages/File Size
xii, 70 leaves : ill.
ISBN
9740464726
Access Rights
open access
Rights
ผลงานนี้เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยมหิดล ขอสงวนไว้สำหรับเพื่อการศึกษาเท่านั้น ต้องอ้างอิงแหล่งที่มา ห้ามดัดแปลงเนื้อหา และห้ามนำไปใช้เพื่อการค้า
Rights Holder(s)
Mahidol University
Bibliographic Citation
Thesis (M.Sc. (Applied Analytical and Inorganic Chemistry))--Mahidol University, 2005
Suggested Citation
Thipvan Muangon Effect of Pr doping on the superconductivity of Bi2Sr2CaCu2Oy (Bi2212). Thesis (M.Sc. (Applied Analytical and Inorganic Chemistry))--Mahidol University, 2005. Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/123456789/106616
Title
Effect of Pr doping on the superconductivity of Bi2Sr2CaCu2Oy (Bi2212)
Alternative Title(s)
การศึกษาผลของการเติมไอออนเพรสซิโอดิเมียมต่อสภาพตัวนำยิ่งยวดของระบบ Bi2Sr2CaCu2Oy (Bi2212)
Author(s)
Advisor(s)
Abstract
The purpose of this work is to study the effect of Pr doping on the superconductivity of Bi2Sr2CaCu2Oy (BSCCO) prepared by standard solid state reaction method. The mixed powders were calcined at 800 C for 24 hours and sintered at 845 ℃ for 120 hours. The crystal structure, microstructure, and composition of the products, and the oxidation state of praseodymium and copper were determined, as well as their superconducting properties such as resistivity(p) and DC molar magnetization(M). The results showed that all samples consisted mainly of the Bi2Sr2Caj.xPr.Cu2Oy (Bi2212) phase with a minor impurity Bi2201 phase. The occurrence of grains with a platelet-like structure was a signature of the Bi2201 phase formation from the Bi2212
matrix, mostly due to the prolonged sintering process. The ESR results together with ESR simulation suggested that some Pr ions might enter the Ca site as Pr4+. The average oxidation state of copper was 2.11-2.24 and the
total oxygen content of sample (8+8) was found between 8.4-8.8, depending on the composition. The superconducting properties were observed from Tc which could be determined by using the four-point probe and SQUID techniques. The results from both methods revealed that Tc decreased with increasing doping concentration. The decrease was due to the fact that the Pr valence was greater than +3 and thus resulted in a decrease in hole concentration of the Cu-O2 layers.
ในงานวิจัยนี้ต้องการศึกษาผลของการเติมไอออนเพรสซิโอดิเมียม (Pr) ลงในสารตัวนำ ยิ่งยวดอุณหภูมิสูงในระบบบิสมัท สทรอนเซียม แคลเซียม คอปเปอร์ ออกไซด์ (BSCCO) ที่เตรียมด้วยวิธีการมาตรฐานปฏิกิริยาในสภาวะของแข็ง เผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง และ เผาซินเตอร์ที่อุณหภูมิ 840 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 120 ชั่วโมง ได้ศึกษาโครงสร้างผลึก โครงสร้างจุลภาค องค์ประกอบของสารที่มีอยู่ในชิ้นงาน และ สมบัติของสารตัวนำยิ่งยวด เช่น ความต้านทานและคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ผลจากการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ พบว่าชิ้นงานที่เตรียมได้ทั้งที่ไม่มีตัวเติมและที่มีตัวเติม มีโครงสร้างส่วนใหญ่เป็นสารตัวนำยิ่งยวดในระบบที่ต้องการคือ Bi2212 และมีเล็กน้อยที่มีโครงสร้างเป็นสารในระบบ Bi 2201 ผิวหน้าของชิ้นงานมีขนาดเกรนใหญ่ และ การวิเคราะห์องค์ประกอบของธาตุแต่ละชนิดในชิ้นงานพบว่าให้ค่าสอดคล้องกับสูตรของสารองค์ประกอบที่คำนวณก่อนการเตรียมชิ้นงาน จากผลการศึกษา ESR สเปกตรัม พบว่าไอออนเพรสซิโอดิเมียม ที่มีเลขออกซิเดชัน4+ อาจเข้าไปแทนในตำแหน่งของแคลเซียม เลขออกซิเดชันเฉลี่ยของคอปเปอร์อยู่ในช่วง 2.11-2,24 และ ปริมาณออกซิเจนในชิ้นงาน (8+6) อยู่ระหว่าง 8.4-8.8 ผลการศึกษาสมบัติของสารตัวนำยิ่งยวด พบว่าอุณหภูมิวิกฤตลดลง เมื่อปริมาณตัวเติมมากขึ้น การลดลงอาจมาจากไอออนของเพรสซิโอดิเมียมที่มีเลขออกซิเดชันมากกว่า 3+ เข้าไปมีผลให้ความเข้มข้นของช่องว่างในระนาบของคอปเปอร์ลดลง
ในงานวิจัยนี้ต้องการศึกษาผลของการเติมไอออนเพรสซิโอดิเมียม (Pr) ลงในสารตัวนำ ยิ่งยวดอุณหภูมิสูงในระบบบิสมัท สทรอนเซียม แคลเซียม คอปเปอร์ ออกไซด์ (BSCCO) ที่เตรียมด้วยวิธีการมาตรฐานปฏิกิริยาในสภาวะของแข็ง เผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง และ เผาซินเตอร์ที่อุณหภูมิ 840 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 120 ชั่วโมง ได้ศึกษาโครงสร้างผลึก โครงสร้างจุลภาค องค์ประกอบของสารที่มีอยู่ในชิ้นงาน และ สมบัติของสารตัวนำยิ่งยวด เช่น ความต้านทานและคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ผลจากการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ พบว่าชิ้นงานที่เตรียมได้ทั้งที่ไม่มีตัวเติมและที่มีตัวเติม มีโครงสร้างส่วนใหญ่เป็นสารตัวนำยิ่งยวดในระบบที่ต้องการคือ Bi2212 และมีเล็กน้อยที่มีโครงสร้างเป็นสารในระบบ Bi 2201 ผิวหน้าของชิ้นงานมีขนาดเกรนใหญ่ และ การวิเคราะห์องค์ประกอบของธาตุแต่ละชนิดในชิ้นงานพบว่าให้ค่าสอดคล้องกับสูตรของสารองค์ประกอบที่คำนวณก่อนการเตรียมชิ้นงาน จากผลการศึกษา ESR สเปกตรัม พบว่าไอออนเพรสซิโอดิเมียม ที่มีเลขออกซิเดชัน4+ อาจเข้าไปแทนในตำแหน่งของแคลเซียม เลขออกซิเดชันเฉลี่ยของคอปเปอร์อยู่ในช่วง 2.11-2,24 และ ปริมาณออกซิเจนในชิ้นงาน (8+6) อยู่ระหว่าง 8.4-8.8 ผลการศึกษาสมบัติของสารตัวนำยิ่งยวด พบว่าอุณหภูมิวิกฤตลดลง เมื่อปริมาณตัวเติมมากขึ้น การลดลงอาจมาจากไอออนของเพรสซิโอดิเมียมที่มีเลขออกซิเดชันมากกว่า 3+ เข้าไปมีผลให้ความเข้มข้นของช่องว่างในระนาบของคอปเปอร์ลดลง
Description
Applied Analytical and Inorganic Chemistry (Mahidol University 2005)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's degree
Degree Department
Faculty of Science
Degree Discipline
Applied Analytical and Inorganic Chemistry
Degree Grantor(s)
Mahidol University