TR201921955A2 - Süperiletken şeritlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri oluşturulması yöntemi. - Google Patents

Süperiletken şeritlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri oluşturulması yöntemi.

Info

Publication number
TR201921955A2
TR201921955A2 TR2019/21955A TR201921955A TR201921955A2 TR 201921955 A2 TR201921955 A2 TR 201921955A2 TR 2019/21955 A TR2019/21955 A TR 2019/21955A TR 201921955 A TR201921955 A TR 201921955A TR 201921955 A2 TR201921955 A2 TR 201921955A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
laser
nailing
centers
superconducting
thin films
Prior art date
Application number
TR2019/21955A
Other languages
English (en)
Inventor
Turan Nesli̇han
Arda Lütfi̇
Koralay Haluk
Çavdar Şükrü
Original Assignee
Bahcesehir Ueniversitesi
Gazi Ueniversitesi Rektoerluegue
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bahcesehir Ueniversitesi, Gazi Ueniversitesi Rektoerluegue filed Critical Bahcesehir Ueniversitesi
Priority to TR2019/21955A priority Critical patent/TR201921955A2/tr
Priority to PCT/TR2020/051227 priority patent/WO2021133314A1/en
Priority to JP2022539337A priority patent/JP2023514481A/ja
Publication of TR201921955A2 publication Critical patent/TR201921955A2/tr

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/003Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables using irradiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06Films or wires on bases or cores
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

Buluş, süperiletken şerit/ince filmlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri oluşturulmasını sağlayan bir yöntem ile ilgilidir. Buluş özellikle, lazer sistemi ile süperiletken şerit/ince filmler üzerinde farklı geometrik şekillere sahip yapay çivileme merkezleri üretilmesini ve bu sayede kritik akım yoğunluğunun artırılması sağlayan bir yöntem ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME SÜPERILETKEN SERITLERDE KONTROLLÜ OLARAK çiviLEME MERKEZLERI OLUSTURULMASI YÖNTEMI Bulusun ilgili oldugu teknik alan: Bulus, süperiletken serit/ince filmlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri olusturulmasini saglayan bir yöntem ile ilgilidir.
Bulus özellikle, lazer sistemi ile süperiletken serit/Ince film üzerinde farkli geometrik sekillere sahip yapay çivileme merkezleri üretilmesini ve bu sayede kritik akim yogunlugunun artirilmasi saglayan bir yöntem ile ilgilidir.
Teknigin bilinen durumu: Günümüzde süperiletken malzemelerin endüstriyel ve teknolojik alanda kullanimi gün geçtikçe yayginlasmaktadir. Süperiletken malzemeler, teknolojide kullanilabilmesi için yüksek kritik akim yogunluguna sahip olmalari gerekmektedir. Dolayisiyla bilim insanlari, süperiletken malzemelerin kullanimini arttirabilmek için, daha yüksek kritik akim yogunluguna sahip süperiletken yapilari üretmeyi amaçlamaktadirlar. Pek çok yöntemle nano ve mikro yapilarin, çivileme merkezi olarak süperiletken yapi içerisine dahil edildigi ve bu çalismalarla kritik akimin arttirildigi görülmüstür.
Günümüze pek çok yöntemle (PVD, PLD, CVD vb.) nano ve mikro yapilarin, çivileme merkezi olarak süperiletken yapiya dahil edildigi ve bu çalismalarla kritik akimin artirildigi görülmüstür. Bu çalismalarin hemen hemen hepsinde kontrolsüz olarak, farkli sürelerde farkli buharlastirma teknikleri ya da süperiletken olusumu sirasinda yapilan katkilar veya iyon radyasyonu yöntemleri ile çivileme merkezleri olusturulmak istenmektedir.
Süperiletkenler, uygulanan dis manyetik alandaki davranislarina göre 1. ve 2. tip Olmak üzere iki gruba ayrilir. 1. tip süperiletkenler, düsük dis manyetik alanlarda (HC) bozulabilen yapilari ve düsük kritik sicaklik (Tc) özellikleri ile endüstriyel uygulamalara sahip degildirler. 2. tip süperiletkenler ise, dis manyetik alan uygulandiginda, kritik manyetik alandan (Hci) daha büyük degerlerde, manyetik alan süperiletken içine girmeye baslamaktadir. Bunun sonucunda da süperiletken içinde yüzeyde hareketli, ters yönlü aki girdaplari olusmaktadir. Süperiletkenlik durumu kritik manyetik alan (Hcz) degerine kadar devam etmekte ve bu degerden sonra normal duruma dönmektedir.
Süperiletken içinde bulunan kusurlar dis manyetik alana karsi olusan dogal girdap noktalarinin merkezi olmakla birlikte, kusurlar olmasa bile girdaplar yapi Içerisinde hareketli sekilde olusacaktir. Girdaplar Hc1 kritik manyetik alanindan daha yüksek dis manyetik alanlarda olusmakta ve bu girdaplarin yariçap uzunluklari es uyum uzunluguna esit olmaktadir. Süperiletken malzeme üzerinde olusan girdaplar, uygulanan dis manyetik alanla orantili olarak artmakta ve girdaplar yüzey üzerinde hareketli olduklarindan, girdaplar arasi mesafe de kisalmakta, dis manyetik alan degeri arttikça girdaplarin olusturdugu örgü sayisi da artmaktadir. Girdaplar da kristal atomlari gibi düzenli bir örgü olustururlar.
Her bir girdap için manyetik alanin kaynagi süper akimlardir. Süperiletken üzerinden akim geçirildiginde akimla girdaplar arasindaki etkilesme nedeniyle yapida elektriksel direnç olusmakta ve bu dirence bagli olarak enerji kaybi gözlenmektedir. Bu elektriksel direnç yapinin Süperiletkenlik özelliginin kaybolmasina neden olmaktadir. Eger girdaplar çivileme merkezlerince yüzeyde sabitlenirse, süper elektronlar girdaplarla daha az etkilesmekte ve böylece süperiletken daha yüksek akimlari tasima kapasitesine sahip olmaktadir.
Süperiletkenlerle çok çalisilmasinin önemli bir nedeni, yüksek akim tasima kapasiteleridir. Yapilan çalismalar kritik akim yogunlugunun artirilmasi ve üretim maliyetlerinin azaltilmasi yönündedir. Olusturulan bütün yapay çivileme merkezleri rastgeledir ve üretim asamasinda farkli prosesler ve maliyetler getirmektedir. Ayrica bu yöntemlerde olusan çivileme merkezleri üretim sartlarina bagli oldugundan kontrol edilmesi zordur.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda ”2018/19595" numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusun özet kisminda damarli, iç çeperi magnezyum (Mg) kaplanmis demir (Fe) kilifli, magnezyum diborür (MgBZ) süperiletken tel ve bahsedilen telin in-situ yöntemiyle elde edilmesi ile ilgilidir” bilgileri yer almaktadir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda "2013/03686" numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusun özet kisminda sinirlayici olup bunlarin her biri asagidakilere sahiptir: elektriksel olarak iletken bir substrat, süperiletken film ve substrat ve süperiletken film arasinda sunulan elektriksel olarak yalitimli bir ara katman, burada dizinin bitisik süperiletken ögelerinin süperiletken filmleri özellikle seri halinde elektriksel olarak baglidir" bilgileri yer almaktadir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda ”JP4643522" numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta, bant seklinde süperiletken üretim yönteminden bahsedilmektedir. Bu bulus konusu yöntem, çatlaklarin olusma nedenlerini ve elektriksel kombinasyonun kristal tane sinirinda düsmesini saglayan ve yüksek Jc ve Ic degerlerine sahip olmasi saglanan bant seklinde bir süperiletken elde etmek için uygulanmaktadir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda "U55968877" numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta, çift eksenli dokulu Ni substrati Üzerine biriktirilmis yüksek Tc degerine sahip YBCO süperiletken üretim yönteminden bahsedilmektedir. Bulus konusu yöntem ile üzerinde bir epitaksiyal tampon katmani ihtiva eden bir çift eksenli dokulu Ni substrati içeren çift eksenli dokulu süperiletken elde edilmektedir.
Kristal yapidaki noktasal, çizgisel (c yönelimli), düzlemsel kusurlar ve safsizliklar gibi dogal merkezler ya da desikler, kuantum noktalar ve süperiletken olmayan nano yapilar gibi merkezler, çivileme merkezlerini olusturabilmektedir. Kritik akim yogunlugu süperiletkenlerde mevcut olan bu kusurlardan kaynaklanan çivilenme mekanizmasi ile dogrudan alakalidir. Bu tip kusurlar, girdaplarin serbest hareketine izin vermez. Girdaba ancak çivileme kuvvetinden (Fp) büyük Lorentz Kuvveti (FL :Jcxßl uygulandiginda girdap hareket eder. Bunun sonucunda düzenli bir girdap örgüsü yerine aki yogunlugu gradyantini olusturan bir girdap dagilimi ortaya çikar. Bu girdaplarin çivilenme islemi arttikça girdaplarin hareketinden kaynaklanan enerji kaybi azalir, kritik akim yogunlugu artar, manyetizasyon histerisi genisler ve kalici manyetizasyon artar.
Teknigin bilinen durumunda süperiletkenlerin sahip olduklari yüksek kritik akim tasima özelligi ve bu özelligin artmasini saglayan yapay çivileme merkezlerinin olusturulmasi, çesitli nano ve mikro büyüklükteki atomlarin katkilanmasi, farkli atomlarin yapidaki atomlarla kismi yer degistirilmesi, altlik dekorasyonu, parçacik radyasyonu gibi yöntemleri kullanarak gelistirilmeye çalisilmistir. Teknigin bilinen durumunda süperiletkenler üzerinde safsizlik, yapay çivileme merkezleri olusturmak için bazi çalismalar yapilmistir.
Matsumoto ve arkadaslari, altlik üzerine YzOg nano parçaciklari dik sekilde, c-ekseninde yönlendirilmis YBCO ince filminin yüzeyine bir boyutlu yapay çivileme merkezleri olarak dagitmislardir. (Matsumoto vd, 2005). Kritik akim yogunlugunu 77K de ve 1-5T araliginda manyetik alanin fonksiyonu olarak ölçmüstür.
Jha ve arkadaslarinin, yaptiklari çalismalarda PLD yöntemi ile YBCO ince film üretilirken, merkezleri olusturulmus ve bu yapilarin kritik akim degerlerinin arttirdigi Wang ve arkadaslari YBCO ince filmine manyetik Fe203 nano parçaciklari katkilayarak kritik alkim degerlerindeki geçis özelliklerini incelemislerdir (Wang vd. 2009). 65 ve 40K deki kritik akim yogunlugu ölçümlerinde, Fe203 katkili YBCO örneginin saf YBCO örneginde daha iyi çivileme merkezlerinin olustugunu ve dolayisiyla yüksek kritik alanin yogunluguna sahip oldugunu göstermislerdir.
Goswami ve arkadaslari PLD teknigi ile ince filmlerde yitriyum ile farkli miktarlarda Eu atomunun kismi yer degistirilmesiyle yapi içerisinde olusan kusurlari ve mikro yapisini taramali elektron mikroskobu ile incelemislerdir (Goswanii vd. 2010). Kismi yer degistirmeden dolayi olusan kusurlar çivileme merkezlerini olusturarak kritik akim yogunluk degerini %30-65 degerinde arttirdigini belirtmislerdir.
Konya ve arkadaslari TFA-MOD metodu ile ürettikleri YBCO filmlerde BaZr03r yapisi ile çivileme merkezleri elde etmis kritik akim degerini gelistirmistirler (Konya vd. 2013). Tek bölgeli (Single Domain) YBCO süperiletkeni farkli oranlarda 81203, bilesigi eklenmesiyle yüzeyde çekirdeklenerek büyüme islemi metoduyla (TSIG) Yang ve arkadaslari tarafindan üretilmistir (Yang vd. 2013). Manyetik kaldirma deneylerinde, BizOa katkisinin kaldirma kuvveti 13 N dan 34 N a çikmis fakat %2 BlzOg katkisiyla 11N a azaldigini göstermislerdir. Kobalt katkisi yapilmis ve yapilmamis YBa2CuhC0XOiZ süperiletken filmi Polimer destekli metal organik çökeltme metodu yardimiyla LaAlûg, (001) altliginin üzerinde üretilmistir (Wang vd. 2013). Kobalt katkisinin artmasiyla kritik akim yogunlugunun arttigi çalismalarinda belirtmislerdir. YBCO bilesigine agirlikça %0-1 agirliginda nano boyuttaki SiOz (30 nm) parçaciklarim ekleyerek kritik akim yogunlugundaki degisimleri Ben Salem ve arkadaslari tarafindan incelemis ve SiOz katkisinin %0,1 degerinden daha düsük degerlerde akim yogunluguna olumlu etki yapmis daha üst katkilamalarda akim yogunlugunun azaldigini rapor etmislerdir Teknigin bilinen durumunda yapay çivileme merkezlerinin olusturulmasi için nano ve mikro büyüklükteki atomlarin katkilanmasi veya farkli atomlarin yapidaki atomlarla kismi yer destirilmesi disinda, bazi bilim insanlari altliklar üzerinde çesitli tekniklerle dekorasyonlar olusturularak bu yapilarin etkilerini arastirmislardir.
Teknigin bilinen durumunda kullanilan mevcut çözümlerde kaplamali olarak üretilen ince filmlere, kaplama asamasinda nadir toprak elementlerinin farkli oranda yapi içerisine katkisi saglanip yapi içerisinde rastgele kusurlar olusturulmakta veya Üretim asamasina farkli prosesler eklenmekte, bu da ek üretim maliyeti getirmektedir.
Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir.
Bulusun amaci: Bulusun en önemli amacir lazer ile kontrollü sekilde çivileme merkezleri olusturarak, yabanci atomlarin katkilanmasi ile elde edilen rastgele çivileme merkezlerini kontrollü olarak elde edilmesini saglamasidir. Bu sayede çivileme merkezlerinin kritik akima olumlu olarak etki etmesi saglanmaktadir.
Bulusun diger önemli bir amaci, süperiletken seride lazerle kontrollü olarak safsizlik olusturulmasidir. Bu sayede serit/ince film üzerine birden çok kontrol edilebilir bir çivileme merkezi olusturulabilmektedir.
Bulusun bir diger amaci ise hangi lazer parametreleri ile deformasyon olusturulacagi tespit edilerek diger yöntemlere kiyasla ek bir üretim maliyetini getirmeden sadece uygun lazer kullanilarak bu parametrelerle üretim bandinda yüzeye islem yapmayi mümkün kilmasidir.
Bulusun bir amaci da standart üretim asamasi etkilenmeden malzeme üretim bandindan çikmadan lazer uygulanarak kritik akim yogunlugu artirilmasidir. Bu sayede artan kritik akim yogunlugu ile bu serit/ince filmlerin kullanimi ile daha yüksek manyetik alanlara sahip magnetlerin yapimi gerçeklesmektedir.
Bulusun amaçlarindan bir baskasi, standart olarak üretilen süperiletken serit/ince filmlerin üretim bandindan çikmadan, lazer kullanilarak özdes ve kontrollü desikler olusturulmasidir.
Bulusun bir diger amaci da yapilan islemlerin süperiletken üretim bandinda gerçekleseceginden ve islem süresi çok kisa oldugundan ek isçilik ve zaman maliyetini azaltmasidir.
Bulusun amaçlarindan bir digeri kritik akim yogunlugunda %10 ile %20 arasinda artisa olanak saglamasidir. Bu sayede ayni serit/ince film ile çok daha yüksek manyetik alanlarin olusturulabilmektedir.
Bulusun amaçlarindan bir digeri hali hazirda süperiletken film üretimi yapan bir sisteme eklenebilmesi veya laboratuvar ortaminda üretilen ince filmlerin üzerine sonradan uygulanabilmesidir.
Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atif yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir. Bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir.
Sekillerin açiklamasi: SEKIL -1: Lazer ile noktasal olarak deforme edilen bölgeye ait Taramali Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri.
SEKIL -2: Bulus konusu yöntemle deforme edilen örnege ve referans örnege ait M-H egrilerini veren grafik.
SEKIL -3: Bulus konusu yöntemle deforme edilen örnegin ve referans örnegin M-H egrilerinden hesaplanan Jc degerlerini veren grafik.
SEKIL -4: Bulus konusu yöntemle deforme edilen örnek ve Referans örnege ait konfokal mikroskobu görüntülerini veren görüntü.
Bulusun açiklamasi: Bulusun konusu yöntem genel hatlariyla, standart olarak üretilen süperiletken serit/ince filmlerin üretim bandindan çikmadan, sistem içine dahil edilen Eksimer UV lazer veya Femtosecond lazer kullanilarak 100 um araliklarla özdes desikler olusturulmasini saglamaktadir. Yapilan bu islem süperiletken üretim bandinda gerçekleseceginden ve islem süresi çok kisa oldugundan (1 cm2 alani tarama süresi 15x10'65) ek isçilik ve zaman maliyeti getirmemektedir. Kritik akim yogunlugunda %10 ile %20 arasinda artisa olanak saglayacaktir. Bu da ayni serit/ince film ile çok daha yüksek manyetik alanlarin olusturulabilecegi anlamina gelmektedir. Standart olarak üretilen süperiletken serit/ince filmlere üretim bandindan çikmadan hemen önce lazer uygulanmasi mümkündür. Uygulanan lazer islemi üretim asamasini etkilemeden malzemenin kritik akim yogunlugu üzerinde pozitif etki yaratmaktadir.
Lazerler; metal ve alasimlarin, seramik ve camlarin, polimer ve kompozitlerin hem laboratuvarlarda hem de endüstriyel ortamlarda islenmesi için kullanilan, genis ölçekli bir araçtir. Lazerler, dalgaboyu ultraviyoleden kizilötesine kadar, gücü ise miliwatt ile kilowatt seviyelerinde, atimli veya sürekli olarak isin üretebilen cihazlardir. Lazer isini tutarlilik (uzamsal ve zamansal), monokromatiklik, düsük sapma ve yüksek parlaklik gibi özelliklere sahiptir. Bu özellikler, ölçüm, holografi, veri depolama ve iletisim gibi farkli alanlarda uygulamalarin temelini olusturmaktadir.
Bir lazerin çalismasi için dört temel bilesen gereklidir. lsini üretebilmek için gerekli uyarilacak malzeme, uyarilmayi sürdürecek sistem, isin iletimi için optik sistem ve lazer isininin enerjisini ayarlayan sistemlerden olusur. Bunlara ek olarak, uyarilan malzemenin sogutma sistemi ve kullanim için kontrol ünitesi gereklidir. Bir lazerden yayilan isin, ayna sistemleri veya fiber kablo ile iletilmektedir. Lazer isininin yogunluk ve dagilimi yansitici ve kirinimli optik sistemler kullanilarak kontrol edilebilmektedir.
Lazerler ile yapilan uygulamalar, lazerin enerjisine ve atim süresine göre termal ve atermal olmak üzere makroskopik ve mikroskopik ölçeklerde gerçeklesmektedir. Bu nedenle lazerler genis bir kullanim alanina sahiptir. Termal etkilesimde lazer isini yüksek parlakliga ve güç yogunluguna sahiptir. Atermal (fotonik) etkilesimlerde ise isin kisa dalga boyuna (yüksek enerji) ve kisa darbe süresine sahiptir.
Lazer malzeme etkilesimi atermal olarak; fotofiziksel, fotokimyasal ve fotoelektriksel olmak üzere üç düzeyde degerlendirilebilir. Fotoelektrik etkide, gelen isin malzemedeki elektronlar tarafindan sogurulur. Lazer yazicilar buna örnek olarak verilebilir.
Fotokimyasal etki ise, lazer isininin fotonlari ile kimyasal baglar arasindaki etkilesimleri içerir. Bu etkilesimle baglar yapilabilir veya bozulabilir. Baglarin yapilmasina dis dolgulari ve 3D yazicilar örnek olarak verilebilir. Kimyasal baglari parçalamak için ise; UV eksimer ve femtosaniye lazerler kullanilabilirler. UV eksimer lazerlerin dalgaboylari küçüktür, bu nedenle daha az kirilirlar ve kontrol edilmeleri mümkün oldugundan mikro islemlerde kullanilirlar. Femtosaniye kati hal lazerlerin atim araligi (10'15 5) ise moleküller arasi etkilesim süresinden (1042- '10*14 5) çok kisa oldugundan, klasik isi iletim yasalarina uymayan malzeme lazer etkilesimi gerçeklesir. Eksimer lazerler, 105-108 W/mm2 araliginda bir güç yogunlugu ve 10`9-10`11 5 arasinda bir atim araligina sahip isin ürettigi için, çevresine zarar vermeden istenilen bölgede asindirma yapilabilir. Pek çok metalik olmayan malzeme, ultraviyole isigi çok ince bir yüzey katmaninda (0,5-1 um) sogurabilir.
Bulus konusu yöntem ile süperiletken yüzeyinde lazer ile noktasal kusurlar kontrollü olarak yapilmaktadir. Örnek yüzeyinde olusturulan kusur konfokal mikroskobu ile ayrintili olarak incelenmis, manyetik özellikler ise MPMS (Magnetic Properties Measurement System, Manyetik Özellik Ölçüm Sistemi) ile O-ST arasinda incelenmistir.
Elde edilen verilerle kritik akim yogunlugu hesaplanmistir.
Bulus konusu yöntem ile Süperiletken serit/ince filmlerin üzerinde, Eksimer lazer veya araliginda, ultra kisa süre atim araligina sahip (<1x10'10 s) ), 100 um aralikli, çapi maksimum 20 um, derinligi ise 250-300 nm araliginda olan, özdes desik seklinde deformasyonlar olusturulmaktadir. Deformasyon olusturulan örneklerin M-H ölçümleri yapildiginda, M-H döngülerinde islem görmemis örnege kiyasla genisleme oldugu görülmektedir. Lazer ile düzenli ve kontrollü olarak deforme etme isleminin, örnegin kritik akim yogunlugunu artirdigi görülmektedir. Bu etki ile desiklerin, çivileme merkezleri gibi davrandigi ve hareketli girdaplarin hareketini engelleyerek, kritik akim degerini arttirdigi gözlemlenmistir.
Bulus konusu yöntemin uygulanma adimlari su sekildedir; Süperiletken katman üzerine kontrollü kusur olusturmak için lazer ile özdes olarak lazer atimi yapilmaktadir.
Süperiletken serit/ince filmler üzerine kusur kontrollü kusur olusturmak için 1-10 W parametrelerine sahip Eksimer lazer ve/veya Femtosecond lazer kullanilmaktadir. Lazer ile yapilan izin çapi 20 um'yi geçmemelidir.
Lazerin güç ve frekans parametreleri kullanilarak, istenilen bölgede, noktasal çivileme merkezi yerine geçebilecek kusurlar olusturulmustur. Süperiletken serit/ince filmler üzerinde lazer ile olusturulan noktasal kusurlar özdestir. Enerji degerleri, P: Ortalama güç, f=tekrarlama frekansi, A: lazerin etkiledigi yüzey alani olmak üzere denklem-1 ve denklem-2 kullanilarak hesaplanmistir. Burada lazerin atimin enerjisi denklem-1 ile yüzeye yayilan isinin gücü ise denklem-2 ile hesaplanmaktadir.
E (1') P (5 = Denklem 1 atim f (5_1) ( l . W _ Eatim Süperiletken serit/ince film üzerinde Lazer ile noktasal olarak deforme edilen bölgeye ait Taramali Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri Sekil-1 de verilmistir. Görüntüler incelendiginde lazer uygulamasi yapilan bölgeler ile yapilmayan bölgeler belirgin sekilde ayirt edilmektedir. Lazer uygulamasi yüzeyde kristallerin erimesine neden olmustur. Yüzeyde istenen kusur disinda, çatlak, desik, kirik vb. gibi kontrolsüz kusurlarin olusmadigi görülmüstür. Bu nedenle bu yöntemin endüstriyel olarak üretim bandi üzerinde uygulanmasinin mümkündür.
MPMS için örnekler lazer ile 3 mm çapinda kesilerek hazirlanmistir. Hazirlanan bu örnekler O manyetik alanda sogutulup, 15K de O-5T arasi 0,2 T araliklarla yüzeye dik manyetik alan uygulanarak SQUID manyetometre (Quantum Design MPMS XL) ile manyetik ölçümler alinmistir.
Alinan M-H egrilerinden yararlanarak kritik durum modeli referans alinarak, R örneginin çapi olmak üzere, Bean Modeli kullanilarak Jc degerleri denklem-3 kullanilarak hesaplanmistir. 3 AM(H) Denklem (3) Örnek hazirlanirken karsilastirma amaçli referans örnek de hazirlanmistir. Referans örnek ve lazer ile deforme edilen örnege ait M-H ölçüm sonuçlari Sekil 2'deki grafikte, bu sonuçlardan hesaplanan kritik akim yogunlugu grafigi de Sekil 3 ve referans örnek ile lazer ile deforme edilen örnege ait konfokal mikroskobu görüntüleri Sekil-4'te gösterilmektedir.
M-H döngüsünden hesaplanan referans örnek ve lazer ile deforme edilen örnege ait Jc, degerleri Tablo 1'de verilmistir. Tablo 1'deki degerler incelendiginde referans örnegin Jc degeri 15K OT'da 1.05›<106 iken lazer ile noktasal kusur olusturulan örnekte noktasal kusurlu örnegin JC degeri 5.89x105 degerine çikmistir. Jc degerlerindeki artisi gösteren grafik genel olarak incelendiginde 0-2 T araliginda dis manyetik alan altinda kritik akim degerlerinin daha fazla arttigi gözlenmistir.

Claims (4)

ISTEMLER
1. Süperiletken serit/ince filmlerde çivileme merkezleri olusturulmasini saglayan bir yöntem olup, özelligi; - Süperiletken üzerine kontrollü kusur olusturmak için 1-10 W güçte, 100- parametrelerine sahip olan lazer ile özdes olarak lazer atimi yapilmasi, 0 Süperiletken serit/ince filmlerin üzerinde, enerjileri esit, 100 um aralikli, çapi maksimum 20 um, derinligi ise 250-300 nm araliginda olan özdes desik seklinde noktasal deformasyonlar olusturulmasi, 10 islem adimlarini içermesi ile karakterize edilmesidir.
2. Istem-1'e uygun çivileme merkezi olusturulma yöntemi olup, özelligi; lazerin Eksimer lazer olmasidir.
3. Istem-1'e uygun çivileme merkezi olusturulma yöntemi olup, özelligi; lazerin Femtosecond lazer olmasidir. 15
4. Istem 1'e göre çivileme merkezi olusturulma yöntemi ile elde edilen süperiletken serit/ince filmler olup özelligi; 100 um araliklarla olusturulan özdes desikler içermesidir.
TR2019/21955A 2019-12-27 2019-12-27 Süperiletken şeritlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri oluşturulması yöntemi. TR201921955A2 (tr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2019/21955A TR201921955A2 (tr) 2019-12-27 2019-12-27 Süperiletken şeritlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri oluşturulması yöntemi.
PCT/TR2020/051227 WO2021133314A1 (en) 2019-12-27 2020-12-04 A method for creating a pinning center on superconductor strips in a controlled manner
JP2022539337A JP2023514481A (ja) 2019-12-27 2020-12-04 制御された方法で超伝導体線材上にピンニングセンターを生成する方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2019/21955A TR201921955A2 (tr) 2019-12-27 2019-12-27 Süperiletken şeritlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri oluşturulması yöntemi.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR201921955A2 true TR201921955A2 (tr) 2021-07-26

Family

ID=76574636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2019/21955A TR201921955A2 (tr) 2019-12-27 2019-12-27 Süperiletken şeritlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri oluşturulması yöntemi.

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2023514481A (tr)
TR (1) TR201921955A2 (tr)
WO (1) WO2021133314A1 (tr)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3861181B2 (ja) * 2002-09-04 2006-12-20 独立行政法人科学技術振興機構 球状超伝導体及びその製造方法
EP3474296A4 (en) * 2016-06-16 2020-01-22 Fujikura Ltd. SUPER-CONDUCTING OXIDE WIRE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
DE102017201039A1 (de) * 2017-01-23 2018-07-26 Bruker Eas Gmbh Verfahren zur Fertigung eines Halbzeugs für einen Supraleiterdraht

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023514481A (ja) 2023-04-06
WO2021133314A1 (en) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Preparation of carbon nanoparticles with strong optical limiting properties by laser ablation in water
Baca et al. Interactive growth effects of rare‐earth nanoparticles on nanorod formation in YBa2Cu3Ox thin films
Aytug et al. Analysis of flux pinning in Y Ba 2 Cu 3 O 7− δ films by nanoparticle-modified substrate surfaces
Selvamanickam et al. Correlation between in-field critical currents in Zr-added (Gd, Y) Ba2Cu3Ox superconducting tapes at 30 and 77 K
Ruffino et al. Formation and evolution of nanoscale metal structures on ITO surface by nanosecond laser irradiations of thin Au and Ag films
Nakaoka et al. Another approach for controlling size and distribution of nanoparticles in coated conductors fabricated by the TFA-MOD method
Huang et al. Enhancement in the critical current density of BaTiO3-doped YBCO films by low-energy (60 keV) proton irradiation
Ma et al. Pulsed laser deposition for complex oxide thin film and nanostructure
Hu et al. Influences of target and liquid media on morphologies and optical properties of ZnO nanoparticles prepared by laser ablation in solution
Koleva et al. Laser-assisted approach for synthesis of plasmonic Ag/ZnO nanostructures
Singh et al. Study on swift heavy ions induced modifications of Ag-ZnO nanocomposite thin film
Wang et al. The electromagnetic properties of YGdBCO coated conductors with periodic micro-holes arrays
Ilican Structural, optical and electrical properties of erbium-doped ZnO thin films prepared by spin coating method
TR201921955A2 (tr) Süperiletken şeritlerde kontrollü olarak çivileme merkezleri oluşturulması yöntemi.
Viswanathan et al. Enhancement of critical current density of YBa2Cu3O7− δ thin films by self-assembly of Y2O3 nanoparticulates
Trezza et al. Superconducting properties of Nb thin films deposited on porous silicon templates
Nomoev et al. A visible light scattering study of silicon nanoparticles created in various ways
Sakurai et al. Optical properties of ZnO nanowires decorated with Au nanoparticles
Grigorjeva et al. The luminescence properties of ZnO: Al nanopowders obtained by sol-gel, plasma and vaporization-condensation methods
Zhao et al. High-Jc YBa2Cu3O7− δ superconducting film grown by laser-assisted chemical vapor deposition using a single liquid source and its microstructure
Rejith et al. Influence of YBa2HfO5. 5–‘derived secondary phase’on the critical current density and flux-Pinning force of YBa2Cu3O7− δ thick films
Khatri et al. Pre-fabricated nanorods in RE–Ba–Cu–O superconductors
Liao et al. Upconversion Luminescence Enhancement of NaYF 4: Yb 3+, Er 3+ Nanoparticles on Inverse Opal Surface
Horide et al. Deposition-Temperature Dependence of Vortex Pinning Property in YBa2Cu3O7+ BaHfO3 Films
Inoue et al. Enhancement of in-field Jc in Gd1Ba2Cu3O7-δ coated conductor by using highly oriented IBAD substrate