Pembentukan dan pencirian superkonduktor suhu tinggi T1BaSrCaCu2O7 (t1-1212) dengan penggantian pada tapak T1 dan Ca dengan Cr, Mg, Mn, Pb dan Ru

Abstract

Tapak Tl dan Ca dalam sistem TlBaSrCaCu2O7 (Tl-1212) menjadi tumpuan utama dalam kajian ini dengan penggantian unsur Cr, Mg, Mn, Pb dan Ru ke dalamnya untuk melihat kesannya terhadap sifat kesuperkonduksian. Mn dan Ru digantikan ke dalam tapak Tl untuk sistem TlBaSrCaCu2O manakala Mg dan Mn digantikan ke dalam tapak Ca untuk sistem TlBaSrCaCu2O7, Tl0.6Pb0.4BaSrCaCu2O7, Tl0.85Pb0.15BaSrCaCu2O7, dan Tl0.5Cr0.5BaSrCaCu2O7. Kaedah tindak balas pepejal digunakan dalam penghasilan sampel dalam bentuk pelet dan disinter pada suhu 970 °C dalam oksigen. Kaedah pembelauan sinar-X (XRD) digunakan untuk mengenal pasti struktur kekisi. Mikroskop elektron imbasan pancaran medan (FESEM) digunakan untuk mengkaji topografi mikrostruktur dan taburan unsur dengan kaedah spektroskopi sebaran tenaga sinar-X (EDX). Rintangan arus elektrik dikaji menggunakan kaedah penduga empat titik (4PP) untuk menentukan suhu mula, Tc-mula dan suhu sifar, Tc-sifar. Sifat magnet dikaji menggunakan kaedah kerentanan arus ulang alik (AU) untuk menentukan suhu genting nyata, Tcχ’ dan suhu puncak, Tp dan ketumpatan arus genting pada suhu puncak, Jc(Tp). Selain itu, nilai kerintangan elektrik pada suhu bilik, ρ293K dihitung menggunakan kaedah Van der Pauw. Fasa Tl-1212 hadir sebagai fasa utama manakala fasa Tl-1201, fasa Tl-1223 dan fasa Tl-2223 hadir secara sampingan namun tidak merubah struktur asal tetragonal hablur. Penggantian Mn dan Ru ke dalam tapak Tl secara amnya meningkatkan suhu genting sampel dan Tc-sifar tertinggi dicatatkan dengan penggantian Mn (107 K). Penggantian Mg ke dalam tapak Ca menunjukkan penurunan suhu genting untuk sistem Tl-1212 yang didop dengan Pb yang lebih banyak. Penggantian Mg dan Mn ke dalam tapak Ca meningkatkan suhu genting sehingga satu nilai optimum (x = 0.2) dalam sistem Tl-1212 yang didop dengan Cr. Perkaitan antara jejari ion dan cas valens dengan sifat kesuperkonduksian sampel telah diperincikan. Pengukuran kerentanan ACS menunjukkan Tcχ’ dan Tp berada dalam julat yang sama dengan suhu genting keputusan 4PP. Nilai ρ293K kekal dalam julat bahan logam dan kepadatan sampel meningkat dengan penggantian bahan Mg, Mn dan Ru berdasarkan pemerhatian mikrostruktur FESEM.