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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 26
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 19
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 235000021251 pulses Nutrition 0.000 description 6
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- GPAAEXYTRXIWHR-UHFFFAOYSA-N (1-methylpiperidin-1-ium-1-yl)methanesulfonate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C[N+]1(C)CCCCC1 GPAAEXYTRXIWHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 description 1
- 208000004356 Hysteria Diseases 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- PZKRHHZKOQZHIO-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[Mg] Chemical compound [B].[B].[Mg] PZKRHHZKOQZHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000942 confocal micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004624 confocal microscopy Methods 0.000 description 1
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/003—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables using irradiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
- H01B12/06—Films or wires on bases or cores
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting 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)
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.
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)
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 |
-
2019
- 2019-12-27 TR TR2019/21955A patent/TR201921955A2/tr unknown
-
2020
- 2020-12-04 JP JP2022539337A patent/JP2023514481A/ja active Pending
- 2020-12-04 WO PCT/TR2020/051227 patent/WO2021133314A1/en active Application Filing
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 |