جرت يوم الخميس الموافق 26 /10 / 2017 وعلى قاعة المرحوم سالم عبدالحميد المناقشة العلنية اطروحة الدكتوراه للطالب حيدر صاحي حسين من قسم علوم الفيزياء والموسومة :
تحضير ودراسة تأثير إضافة كل من(In و(La على المركب فائق التوصيل Bi2-xInxSr2Ca2Cu3-yLayO10+δ
وتألفت لجنة المناقشة من التدريسيين الأفاضل :
ا.د. تحسين حسين مبارك رئيسا
ا.م.د. طارق جعفر علون عضوا
ا.م.د. بهجت بهلول كاظم عضوا
ا.م.د. ايسر جمعة ابراهيم عضوا
ا.م.د. محمد عبد النبي ثجيل عضوا
ا.د. كريم علي جاسم عضوا ومشرفا
مستخلص
يتضمن العمل الحالي دراسة تأثير الاستبدال الجزئي لكل من (In) بدلا من (Bi) و(La) بدلا من (Cu) على الخواص التركيبية ,والخواص فائقة التوصيل والخواص العزلية عند درجة حرارة الغرفة ومدى تردد(50Hz-1MHz) للمركب فائق التوصيل (Bi2-xInxSr2Ca2Cu3-yLayO10+δ), حيث ان ((X=0,0.05,0.1,0.15,0.2 و (y=0,0.05,0.1,0.15,0.2) وان كل قيمة من (x) اخذت كل القيم من (y). وتهدف هذه الدراسة الى التحري عن الظروف ونسب الاستبدال المثلى لتشكيل الطور العالي (Bi-2223) واستقراريته ومحاولة الحصول على اعلى درجة حرارة انتقال حرجة(High-Tc), وكذلك لمعرفة المديات الترددية التي من الممكن ان تعمل بها هذه العينات في الظروف الاعتيادية.
حضرت العينات بطريقة تفاعل الحالة الصلبة , وذلك باستخدام أوزان مناسبة من مساحيق اكاسيد عالية النقاوة من(Bi2o3,SrO,CaO,CuO,La2O3,In2O3),و تم خلط المساحيق على مرحلتين , المرحلة الاولى باستخدام الهاون اليدوي ولمدة نصف ساعة و المرحلة الثانية تمت باستخدام خلاط كهربائي دوامي ولمدة(6hr) ,ثم كبست خلطات المساحيق الناتجة باستخدام مكبس هيدروليكي تحت ضغط كبس مقدارها ( (7ton/cm2ولمدة دقيقة واحدة ,على شكل أقراص ذات قطر (1.5cm) وسمك يتراوح بين (0.15-0.25cm). تم تلبيد العينات في الهواء الاعتيادي وتحت درجة حرارة (750̊C) ولمدة(140hr) وبمعدل تسخين(5̊c/min) وذلك للحصول على مادة مترابطة ولضمان عملية انتشار تدريجي امثل بين الذرات .ثم بعد ذلك تم تبريد العينات إلى درجة حرارة الغرفة بمعدل التسخين نفسه.
اظهرت نتائج فحص حيود الاشعة السينية(XRD)في جميع العينات نظاما بلوريا معيني قائم(Orthorhombic) ,وبينت احتواءها على النسبة الكبرى من الطور النقي (Bi-2223) مع نسب قليلة من الأطوار الواطئة(Bi-2212,Bi-2201) مع ظهور بعض الشوائب,وان اعلى نسبة للطور (Bi-2223)كانت للعينة ذات(x=0.2,y=0.15) التي تساوي(90.933%) وامتازت بخلوها من الشوائب.كما اظهرت نتائج قياس ثوابت الشبيكة(a,b,c) وحساب النسبة(c/a) وحساب كثافة وحدة الخلية ان العينة ذات(x=0.1,y=0.15)تمتلك اعلى قيمة للمحور(c)(c=37.8075Aᵒ)و اعلى قيمة للنسبة(c/a) (10.456), بينما تمتلك العينة ذات(x=0.15,y=0.15) اعلى قيمة لكثافة وحدة الخلية(dm=4.591g/cm3).
ومن خلال التحري عن سلوك العينات من حيث تغير المقاومية الكهربائية كدالة لدرجة الحرارة باستخدام تقنية الاقطاب الاربعة (Four-Probe Technique) حصلنا على قيم درجات حرارة الانتقال الحرجة ,وقيم فجوة الطاقة و تركيز الفجوات في العينة , حيث ابدت العينات وهي(x=0,y=0.05 ),(x=0,y=0.1 ) و(x=0.15,y=0.1 ) سلوكا شبه موصل , بينما ابدت باقي العينات سلوكا فائق التوصيل ودرجة الحرارة الحرجة العليا تم الحصول عليها في العينة (x=0.2,y=0.15) حيث كانت تساوي(Tc=130.7K) والتي امتازت كذلك بأعلى قيمة لفجوة الطاقة(Eg=0.039793249eV) واعلى تركيز للفجوات.
اما الخواص العزلية للعينات التي تتضمن (ثابت العزل الحقيقي, وثابت العزل الخيالي , والفقدان العزلي,والتوصيلية الكهربائية المتناوبة) فقد تمت دراستها كدالة للتردد وللمدى(50Hz-1MHz) في درجة حرارة الغرفة,وقد لوحظ ان هناك تغيرا واضحا في الخواص العزلية بزيادة تركيز كل من الانديوم(In) واللانثانيوم(La), و ان كل من ثابت العزل الكهربائي(الحقيقي و الخيالي) ومعامل الفقد العزلي يقلان مع زيادة التردد ويبدأن بالاستقرار بعد تردد (~10KHz) وان التوصيلية الكهربائية المتناوبة تزداد بازدياد التردد.ومنه نستنتج ان الخواص العزلية ولجميع العينات تعتمد بصورة كبيرة على كل من نسبة الاستبدال وكذلك على التردد.
وقد لوحظ ان تاثير استبدال اللانثانيوم بدلا من النحاس بثبوت نسبة الانديوم كان ذا اثر سلبي اكبر من استبدال الانديوم بدلا من البزموث بثبوت نسبة اللانثانيوم وعلى جميع الخواص من حيث التركيب وكذلك من حيث درجات الحرارة الحرجة ومن حيث الخواص العزلية وان الاستبدال اللانثانيوم بدلا من النحاس يؤدي الى التدهور في الخواص فائقة التوصيل, و بالتالي فان النظام فائق التوصيل(BSCCO) يكون حساس جدا للاستبدال باللانثانيوم, وكذلك ان التغيرات التي حدثت على العينات نتيجة الاستبدال بالانديوم بدلا من البزموث بثبوت نسبة اللانثانيوم كانت ذات مؤشرات ودلالات ممنهجة اكثر من استبدال اللانثانيوم بدلا من النحاس وبثبوت نسبة الانديوم.
وحضر المناقشةجمع من التدريسيين وطلبة الدراسات العليا وذوي الطالب والضيوف الكرام .تمنياتنا للطالب الموفقية والنجاح .
