پژوهش فیزیک ایران
سال:1389 | دوره:10 | شماره:2 |تعداد مقالات:22

در این تحقیق اثر هال بر روی نمونه های بس بلوری YBa2Cu3-xMxO7-d (M=Ni, Fe) با مقادیر آلایش 0£x£0.045 برایNi  و 0£x£0.03 برای Fe در میدان های مغناطیسی 2.52 kOe و 4.61، 6.27 عمود بر سطح نمونه با جریان عبوری ثابت 100mA، بررسی شده است. اندازه گیری های مقاومت ویژه کاهش دمای گذار با افزایش میزان آلایش را نشان می دهد، که آهنگ این کاهش در آلایش Ni بیشتر از Fe می باشد. در تمامی نمونه ها برای این گستره آلایش و میدان مغناطیسی، تغییر علامت هال مشاهده شد. عمق قله منفی هال (Dmax) با افزایش میزان آلایش، به سمت دماهای پایینتر منتقل می شود که مقدار آن در آلایش با Ni کمی افزایش و در آلایش با Fe، به جز در نمونه x=0.03، کمی کاهش می یابد که معرف تاثیر یون مغناطیسی در نتایج هال است.

نمونه های (x=0, 0.1, 0.2, 0.3) Bi1.8Pb0.2Sr2-xBaxCa2.2Cu3Oy به روش واکنش حالت جامد ساخته شد. با استفاده از XRD، SEM، اندازه گیری مقاومت الکتریکیdc  و پذیرفتاری مغناطیسیac  در میدان های مختلف، اثر جایگزینی Ba در جایگاه Sr در ساختار  Bi-2223بررسی شد. نتایج XRD و SEM نشان داد که افزودن Ba دمای تشکیل فاز 2223 را کاهش می دهد. این فاز با جایگزینی Ba به میزان x=0.1 به بیشترین مقدار رسید و با افزایش (x>0.1) Ba کاهش یافت. میزان فازهای ناخالصی با افزودن (x=0.1) Ba کاهش و با افزایش بیشتر آن، افزایش یافت. نتایج اندازه گیری مقامت الکتریکی و پذیرفتاری مغناطیسی، حاکی از افزایش دمای گذار دانه ای و بین دانه ای و کاهش پهنای گذار در نمونه x=0.1 است که علت آن، کاهش فازهای ناخالصی و افزایش فاز 2223 پیشنهاد شد. در این نمونه نیروی میخکوبی شار و چگالی جریان بحرانی بین دانه ای (Jcm)، احتمالا به علت رسوب جزیی Ba در مرزدانه ها به عنوان مراکز میخکوبی، افزایش یافت. جایگزینی بیشتر (x>0.1) Ba با افزایش فازهای ناخالصی، باعث تضعیف ارتباطات بین دانه ای و کاهش دمای گذار بین دانه ای، نیروی میخکوبی و Jcm شد.

برای بررسی اثر هال در نمونه های بس بلوری ابررسانای دمای بالای YBCO آلاییده به نانولوله های کربنی (CNT)، ولتاژهای طولی و عرضی در میدان های مغناطیسی مختلف (0-9T)، در حالت گردابی اندازه گیری شد. ما یک تغییر علامت ضریب هال را نزدیک 3T و برای نمونه خالص YBCO و یک تغییر علامت دوگانه را نزدیک 3T و 5T برای نمونه YBCO آلاییده به 0.7wt%CNT یافتیم. می توان نتیجه گرفت که آلایش CNT سبب میخکوبی قوی گردابه ها در نمونه آلاییده و تغییر علامت دوگانه هال شده است.

در این مقاله ابررسانای Bi1.64-xPb0.36CdxSr2Ca2Cu3Oy که در آن  0.06و 0.04، 0.02، x=0.0 می باشد به روش واکنش حالت جامد تهیه گردید. پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها اندازه گیری شده و ساختار آنها توسط XRD،SEM  وEDX  مورد مطالعه قرار گرفته است. اگرچه وجود سرب برای تشکیل فاز Bi-2223 ضروری بوده، اما حضور کادمیوم به ایجاد درصد بالای فاز مذکور و پایداری آن کمک می کند. نتایج حاصل از الگوهای پراش و پذیرفتاری مغناطیسی نشان می دهند که مقدار کم کادمیوم و زمان پخت طولانی درصد فاز Bi-2223 را افزایش داده و پیوند بین دانه ای را بهبود می بخشد، به طوری که بیشترین فاز Bi-2223 مربوط به نمونه با زمان پخت 270 ساعت و آلایش کادمیوم به مقدار 0.04 می باشد.

خزش شار فعال شده گرمایی ابررسانای جدید Y3Ba5Cu8O18 ساخته شده با دمای گذار ابررسانایی 102K مطالعه شده است. تحلیل پهن شدگی گذار از حالت بهنجار به حالت ابررسانایی در مقاومت الکتریکی روشن نمود که خزش شار فعال شده گرمایی سهم الکترونی در ناحیه مجاورت دمای بحرانی ابررسانایی Tc را توضیح می دهد. انرژی فعال سازی U در میدان های مغناطیسی زیر 15kOe با تصحیح مدل خزش شار فعال شده گرمایی محاسبه شده است و انرژی میخکوبی با میدان مغناطیسی رابطه نمایی نشان می دهد.

در این مقاله، ابررسانای Y1-xCdxBa2Cu3O7- d با مقادیر 0.5، 0.4، 0.3، 0.2، 0.15، 0.1، 0.05، x=0 به روش حالت جامد ساخته شده و ساختار، مقاومت الکتریکی، چگالی جریان بحرانی و دمای بحرانی آن بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که این آلایش ها، تغییر محسوسی در ساختار و ثابت های شبکه ایجاد نمی کنند. با افزایش مقدار آلایش، مقاومت نمونه ها افزایش می یابد. مقدار کم آلایش کادمیوم، چگالی جریان بحرانی را بهبود می بخشد به طوری که نمونه x=0.1 بیشترین مقدار چگالی جریان بحرانی را در بین نمونه ها دارد. دمای بحرانی با آلایش کادمیوم تا x=0.2 نوسان کمی دارد و تغییرات، قابل ملاحظه نمی باشد، اما با افزایش مقدار آلایش تا x=0.5، دمای بحرانی به تدریج کاهش می یابد.

در این تحقیق نانو ذرات ابررسانای YBCO با استفاده از روش ترکیبی سل - ژل، احتراقی با اندازه متوسط 100 نانو متر ساخته شدند و اثر تغییرpH  سل و تغییر دمای پخت بر تشکیل فاز ابررسانایYBCO  و بر اندازه ذرات این ابررسانا مورد بررسی قرار گرفت. دو دسته نمونه از سل های با  pH،7  و 5 تهیه شد. دمای پخت 880 درجه سانتیگراد انتخاب و به مدت 5 ساعت در دمای مذکور حرارت دهی شدند. با استفاده از پراش اشعه (XRD)X و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، نمونه ها مشخصه یابی شدند. طیف پراش اشعه  Xو تصاویرSEM  مبنی بر این بود که نمونه با pH=7 دارای خلوص بهتر و اندازه متوسط ذرات 200 نانو متر می باشند و نمونه با pH=5 دارای خلوص کمتر و با اندازه متوسط ذرات حدود 500 نانو متر می باشند. به منظور ساخت ذراتی با اندازه کوچکتر، اثر دمای پخت بر تشکیل فاز ابررسانای ایبکو و بر اندازه ذرات این ابررسانا بررسی و از سل با pH=7 سه دسته نمونه تهیه شد. زمان پخت 5 ساعت انتخاب شد و سه دسته نمونه، در دماهای 800، 880 و 950 درجه سانتیگراد حرارت دهی شدند. متوسط اندازه ذرات برای نمونه های حرارت داده شده در دماهای 800، 880 و 950 درجه سانتیگراد به ترتیب 100، 200 و 400 نانو متر اندازه گیری شدند.

سازوکار میخکوبش و انرژی فعال سازی در ابررسانای MgB2 الاییده به 10 درصد وزنی مالیک اسید، کلوخه سازی شده در دمای 800oC، با استفاده از اندازه گیری مقاومت الکتریکی و چگالی جریان به صورت تابعی از میدان مغناطیسی و دما مورد مطالعه قرار گرفته است. وابستگی میدانی چگالی جریان بحرانی Jc بر اساس مدل میخکوبش جمعی گردشاره ها بررسی شده است. یک میدان متقاطع، Bsb، عبور از ناحیه میخکوبش تک گردشاره ای به ناحیه میخکوبش دسته های کوچک از گردشاره ها نشان می دهد، مشاهده شده است. وابستگی دمایی Bsb (T) به خصوص در دماهای پایین در توافق خوبی با سازوکار میخکوبش d1، ناشی از نوسانات مسیر آزاد میانگین حامل بار، است. انرژی فعال سازی Uo تقریبا به صورت خطی با افزایش میدان مغناطیسی کاهش می یابد.

مغناطش و چگالی جریان بحرانی ابررسانای جدیدا کشف شده Ndo0.82F0.18FeAs با دمای بحرانی ابررسانایی 51.5K به صورت تابعی از میدان مغناطیسی و دما مطالعه شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که این ترکیب در میدان های مغناطیسی بسیار پایین و دماهای کمتر از دمای بحرانی دارای رفتار ابررسانایی استاندارد با خاصیت دیامغناطیس کامل است. اما با افزایش میدان مغناطیسی در میدان های بزرگتر از 50kOe مشاهده می شود که این ترکیب دارای یک رفتار پارامغناطیسی قوی است. این رفتار به وضوح در منحنی تغییرات مغناطش بر حسب میدان مغناطیسی قابل مشاهده است.

تک بلورهای ترکیب شیمیایی Ba1-xKxBiO3 برای مقادیر 0.6>x>0 شامل ترکیبات ابررسانا و عایق با روش الکتروشیمیایی رشد داده شد. بلورهای رشد داده شده توسط آزمایش های پرتو ایکس پودری و لاوه به منظور تعیین ساختار بلوری، فازهای تشکیل شده و مقدار پتاسیم در ترکیب مشخصه یابی شدند. نوارهای فونونی این سیستم با روش پراکندگی ناکشسان پرتو ایکس اندازه گیری و بستگی آنها به مقدار پتاسیم و اندازه حرکت بلوری بررسی شد. با افزایش مقدار پتاسیم نوارهای فونونی با انرژی پایین تقریبا ثابتند در حالی که نوارهای با انرژی بالا به انرژی های بالاتر منتقل می شوند. افزایش قابل توجهی در مقدار انرژی فونونهای با انرژی بالا به همراه یک نرم شدگی فونونی در هنگام گذار عایق- ابررسانا با افزایش مقدار پتاسیم مشاهده شده است. این نرم شدگی ناهنجار شاهدی تجربی برای وجود برهم کنش قوی الکترون - فونون و نقش آن در تشکیل حالت ابررسانایی در این سیستم است.

اثرات پتانسیل دوقطبی - دوقطبی و چهارقطبی - چهارقطبی ناهمسانگرد بر گاف انرژی گاز بوزی را در تقریب میدان متوسط بررسی می کنیم. از مدل دوشاره ای برای به دست آوردن بیناب انرژی قسمت های چگاله و ناچگاله (حرارتی) استفاده می کنیم. با به دست آوردن این بیناب، تغییر گاف انرژی به دست می آید. در مقایسه با سیستم بوزی با بر هم کنش ضعیف تماسی که اثر ناچگاله ها بزرگتر است، مشاهده می شود که در سیستم با برهم کنش دوقطبی اثر چگاله ها بر گاف انرژی بزرگتر است و تغییر گاف انرژی در مورد پتانسیل دوقطبی به هندسه دام بستگی دارد. همچنین پتانسیل چهارقطبی - چهارقطبی تاثیری بر گاف انرژی ندارد.

در این مقاله برخی خواص الکترونیکی ابررسانای جدید Sr2VO3FeAs از جمله چگالی حالت ها، ساختار نواری، چگالی ابر الکترونی و طول پیوندها در حالت پایه ارایه شده است. همچنین بر اساس N(Ef) در حالت پایه مقدارCV/T  تخمین زده شده است. محاسبات به روش پتانسیل کامل امواج تخت تقویت شده خطی (FP-LAPW) در چهارچوب نظریه تابعی چگالی DFT با استفاده از تقریب شیب تعمیم یافته (GGA) انجام شده است.

نمایه های تمام پراش تابش سینکروترونی از نمونه پودری (YBCOx) YBa2Cu3O6+x در دماهای اتاق و 500oC توسط روش ریتولد پالایش شده است و با رسم نمودار ویلیامسون - هال (W-H) دیده می شود که پهن شدگی قله ها فقط از روال پهن شدگی همسانگرد که ناشی از کرنش و اندازه بلورک هاست پیروی نکرده و پهن شدگی تعداد خاصی از قله ها با نمایه های میلر (hh0) و (h00) بیانگر پهن شدگی از نوع غیر همسانگرد بوده که می تواند مؤید تشکیل ریز ساختارهای دوقلویی در راستای عمود بر صفحات (110) باشد. از تحلیل W-H اندازه متوسط بلورک ها وکرنش درونی آنها نیز استنتاج شده است.

در این تحقیق ما به مطالعه همدوسی ترابرد کوانتومی در یک اتصال گرافینی فرومغناطیس – ابررسانا - فرومغناطیس در چارچوب نظریه BCS و با استفاده از معادله شبه ذرات DBdG پرداختیم. ترابرد همدوس برای ناحیه ابررسانا با پهنای محدود دارای دو ویژگی یکی است، وجود ترابرد الکترونی در انرژی های کمتر از گاف ابررسانا و دیگری نوسان رسانش دیفرانسیلی در انرژی های بالاتر از گاف است. همچینین ما صفر شدن دوره ای بازتاب آندریو در انرژی های موسوم به تشدید هندسی که نشانه مستقیمی از تداخل تابع موج شبه ذرات است را نشان دادیم. با نشان دادن وابستگی خطی بین رسانش اسپینی و پتانسیل تبادلی پیشنهادی برای ساخت دستگاه های تولید کننده جریان اسپین قطبیده را که می تواند کاربردهایی در صنعت اسپینترونیک داشته باشد، ارایه دادیم.

ما خواص ترابرد بار و اسپین مربوط به اتصال جوزفسون SNS در حد تمیز (ابررسانای سه تایی - فلز نرمال - ابررسانایی سه تایی) را با استفاده از معادلات نیمه کلاسیکی آیلنبرگر به دست می آوریم. سیستم ما شامل دو بلور ابررسانای اسپین سه تایی p-wave می باشد که به وسیله یک نانو لایه مس از همدیگر جدا شده اند. اثر ضخامت لایه فلز بین دو ابررسانا روی جریان اسپین و بار را بررسی می کنیم. موضوع دیگر بحث ما در این مقاله بررسی بستگی جریان اسپینی به چرخش دو بلور ابررسانای سه تایی نسبت به هم می باشد.

محاسبات ابتدا به ساکن خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی ترکیب ابررسانای فرومغناطیسی RuSr2GdCu2O8 با استفاده از روش FP-LAPW در چارچوب نظریه تابعی چگالی محاسبه شد. فشار هیدرواستاتیکی تا 6 گیگا پاسکال با تغییر حجم سلول واحد با ثابت نگه داشتن نسبت a:b:c اعمال شد. نتایج بهینه سازی پارامترهای درونی نشان داد که یک تنش صفحه ای در صفحات Ru-O وجود دارد که منجر به چرخش های غیر همفاز هشت وجهی هایRuO6  در ساختار تجربی این ترکیب می شود. بررسی بارهای جزئی نشان داد که اعمال فشار منجر به تزریق حفره در صفحات Cu-O شده و با در نظر گرفتن مدل انتقال بار، آهنگ افزایش دمای گذار ابررسانای در اثر اعمال فشار  K/GPa 1.6به دست آمد. ثابت جفت شدگی تبادلی J بین اتم های  Ruبا در نظر گرفتن دو فاز فرومغناطیسی و آنتی فرومغناطیسی اتم های  Ruمحاسبه شد. نتایج محاسبات نشان داد که با اعمال فشار ممان مغناطیسی اتم های  Ruکاهش یافته و قدرت برهم کنش تبادلی J بین اتم های  Ruفزایش می یابد.

ما مشخصات ترمودینامیکی و ترابرد یک دستگاه نانومقیاس ابررسانا - فرومغناطیس - ابررسانا را در حد پخشی و با پایانه های ابرسانای یکتایی برای لایه فرومغناطیس با مغناطش نایکنوا، به طور عددی بررسی می کنیم. به گونه ای ویژه، ما توجه خود را روی فرومغناطیس با ساختار حوزه ای (بلاخ و نییل) و مخروطی، متمرکز می کنیم. همچنین فصل مشترک های ابررسانا - فرومغناطیس را فصل مشترک فعال اسپینی در نظر خواهیم گرفت. ما چگونگی بستگی گذار p-0 را به میدان نایکنوای تبادلی در فرومغناطیس و همچنین پدید آمدن جریان اسپینی و افزایش زیاد گرمای ویژه در چنین ساختاری را بررسی می کنیم. برای مورد فرومغناطیس با ساختار حوزه ای، یافته های ما تنها یک مولفه قطبش اسپینی را نشان می دهد، در حالی که برای فرومغناطیس با ساختار مخروطی سه مولفه قطبش اسپینی مشاهده می شود. جریان اسپینی، در نقطه گذار p-0 مربوط به جریان بحرانی بار، به گونه ای خیلی جالب از خود پرش ناپیوسته ای نشان می دهد.

ایجاد بار الکتریکی در لایه های ابررسانا، مشخصه جریان - ولتاژ آرایه جوزفسون را تحت تاثیر قرار می دهد و باعث ایجاد ناحیه ای به نام ناحیه شکست در نمودار جریان – ولتاژ سیستم می شود. ممکن است این بارها به علت تشدید پارامتری به صورت مد پلاسمایی نوسان کنند یا تغییر نامنظم داشته باشند. در این مقاله با استفاده از توابع همبستگی و خود همبستگی می خواهیم نواحی دارای مد پلاسمای طولی را از نواحی نامنظم متمایز کنیم.

با به کار گیری روش پتانسیل کامل امواج تخت بهبودیافته، در تقریب چگالی موضعی با در نظر گرفتن پلاریزاسیون اسپینی، چگالی حالت سیستم Sr2RuO4 را محاسبه نموده ایم. با این بررسی می توانیم سهم هر کدام از حالات نزدیک سطح فرمی را تعیین نموده و پارامترهایی از قبیل اندازه میدان کریستالی، شکافتگی تبادلی، و میزان هیبریداسیون بین اتم های مختلف را بررسی کنیم. برای بررسی این کمیت ها در دو تقریب متفاوت محاسبات را انجام داده ایم: تقریب LSDA و تقریب LSDA+U. با اعمال U، میزان همبستگی الکترون های نزدیک سطح فرمی را تعیین می نماییم. در این صورت قادر خواهیم بود به این سوال پاسخ دهیم که آیا این سیستم در ناحیه سیستم های همبسته قوی قرار می گیرد یا نه؟

ضریب برهم کنش الکترون- فونون در ابررسانای کوپراتی La2-xBaxCuO4 برای گستره آلایش های مختلف، از حالت بدون آلاییدگی تا حالت فراآلاییده، مورد محاسبه قرار گرفته است. در این مطالعه هدف بررسی کیفیت محاسباتی از این دست به روش DFT است که برای این منظور نتایج محاسبات ساختار الکترونی به روش sGGA+U نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. مقدار محاسبه شده ضریب جفت شدگی الکترون - فونون در تطابق با محاسبات پیشین است ولی مقدار محاسبه شده پارامتر U هابارد نشان می دهد که روش مذکور در تخمین همبستگی های الکترونی در این ترکیبات ضعیف تر از آن است که بتوان بر مبنای نتایج چنین محاسباتی در مورد نقش فونون ها در این ترکیبات تصمیم گیری کرد. علاوه بر این وجود گذار فازهای متعدد در دماها و آلاییدگی های مختلف، به خطاهای بزرگتری در محاسباتی از این دست منجر می شوند. بر اساس نمودارهای پراکندگی فونونی محاسبه شده می توان گذارفازهای ساختاری موجود در این ترکیب را استنتاج کرد که بیانگر قدرت  DFT در به دست دادن خواص ساختاری این ترکیبات و نیز نقش کم همبستگی های قوی در این خواص است.