CeO2-bufferoidulle metallille kasvatetun BZO-doopatun YBCO-suprajohteen magneettivuon lukkiutumiskeskukset

Abstract

Suprajohteet ovat kiinnostaneet tutkijoita jo vuosikymmenien ajan niiden sovelluskohteiden laajuuden vuoksi. Erityisen kiinnostavia ovat korkean lämpötilan suprajohteet niiden harvinaisen korkean transitiolämpötilan sekä ulkoisen magneettikentän sietokykynsä vuoksi, jotka mahdollistavat näitä hyödyntävien sovellusten kaupallistamista. Tyypin II suprajohteista valmistetut ohutkalvot on erityisesti suunniteltu korkean lämpötilan sovelluksiin, sillä ne hyödyntävät suprajohdemateriaalin sisälle tunkeutuvia putkimaisia magneettisia vortekseja, jotka muodostuvat ulkoisista magneettikentistä. Vorteksit liikkuvat ohutkalvoihin johdetun virran vuoksi mikä aiheuttaa tehohäviöitä. Vortekseja voidaan lukita lukkiutumiskeskuksiksi kutsutuilla rakenteilla, joita voidaan tuoda suprajohteeseen lisäämällä ei-suprajohtavaa materiaalia suprajohtavaan materiaaliin ja samalla kasvattaa suprajohtavan materiaalin läpi kulkevaa suurinta mahdollista virtaa. Tässä tutkielmassa käsitelty YBa2Cu3O6+X (YBCO) on monista korkean lämpötilan suprajohteista ehkä parhaiten osoittautunut käytännön sovelluksille lupaavimmaksi vaihtoehdoksi. Tässä tutkielmassa selvitettiin YBCO-ohutkalvoihin lisätyn BaZrO3-dopantin (BZO) vaikutusta suprajohtavan YBCO:n vortekseihin, kun YBCO:a kasvatettiin CeO2-bufferoidun metallin pinnalle. Tutkielmaa varten valmistettiin seitsemän näytettä 0 % – 12 % BZO-konsentraatioina ja niihin tehtiin sekä rakenteelliset että magneettiset mittaukset suprajohtavien ominaisuuksien selvittämiseksi. Pystysuuntaisten BZO nanoputkien aiheuttamaa vorteksien lukkiutumista tarkasteltiin perusteellisesti ulkoisen magneettikentän voimakkuuden sekä orientaation kautta. Saaduista tuloksista pääteltiin BZO nanoputkien asettumista YBCO-ohutkalvoihin sekä niiden orientaatiota. Lopuksi tuloksia verrattiin aikaisempaan vastaavanlaiseen tutkimukseen, joka oli tehty yksittäiskiteiselle SrTiO3:lle (STO) kasvatetuille YBCO-ohutkalvoille.