(1999) Free energy surface an scaling in High-T c superconductors. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF 10321.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

تعنى هذه الدراسة ببحث معايرة التيارات الحرجة والقوى المثبتة في عينات من مواد فائقة التوصيل الكهربائي هي Y1-xGDxBa2Cu3O7-8 و La1.45Nd0.40Sr0.15CuO4 باستخدام المجال المغناطيسي الحرج ، والـذي له علاقة بخواص المادة الحرارية . الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو معرفة تأثير وجود ذرات لها نشاط مغناطيسي (Gd و ND) على الخواص الحرارية والمغناطيسية للموصلات الفائقة . تم إجراء قياسات المغنطة على جميع العينات عند درجات حرارة مختلفة ومجالات مغناطيسية تـصـل إلـى 9 تـسلا . وقـد تمكنا من طـرح التـأثير المغـنـاطـيـسـي (والذي يعزى لوجود أيونات الـ +Gd3) من منحنى التمغنط باستخدام دالة بريليون المعدلة لمواءمة المنحنى عند مجالات مغناطيسية عالية . وقد تم اتباع طريقة تعتمد على خواص المادة الحرارية لحساب قيم المجال المغناطيسي الحرج عند درجات حرارة مختلفة ولعينات تحتوي تركيزات مختلفة من الـ GD . سلوك التيارات الحرجة والقوى المثبتة تمت دراستها عند درجات حرارة ومجالات مغناطيسية مختلفة . وقد وجد أن لتركيز الـ Gd تأثير كبير على قيم التيارات الحرجة والقوى المثبتة ، ولكن تأثيره ضعيف على قيم المجال المغناطيسي الحرج . ثم قمنا بمعايرتهما باستخدام قيم المجالات المغناطيسية الحرجة ، حيث أظهر كل منهما سلوكاً موحداً مما يدل على أن ميكانيكية القوى المثبتة تعتمد على خواص المادة الحرارية . في ختام الدراسـة ، تم تطليق الخطوات سالفة الذكر على مادة أخرى ذات خواص مختلفة وهي La1.45Nd0.40Sr0.15CuO4 والتي تعد ذات بلورة واحدة ومجالات الـ +Nd3 فيها تكون موازية لاتجاه c-axis . وقد تمكنا من حساب قيم المجالات المغناطيسية الحرجة في الاتجاهين بموازاة c-axis أو ab-plane ووجدنا أن هذه القيم متساوية في كلا الاتجاهين كما هو متوقع . باستخدام هذه القيم من المجالات المغناطيسية الحرجة (كمعامل وحيد للمعايرة) تم معايرة التـيارات الحرجة والقوى المثبتة أيضاً ، علماً بأن التيارات الحرجة والقوى المثبتة لها قيم مختلفة تماماً في كلا الاتجاهين (c-axis و ab-plane) . يجدر بالذكر أن اليارات الحرجة المعايرة (Jn=Jc/Hc) والقوى المثبتة المعايرة (PFn=PF/H2c) قد أظهرت سلوكاً موحداً مع المجالات المغناطيسية المعايرة (Hn=H/Hc) .

English Abstract

In this thesis, we investigate the scaling of the critical current density (Jc) and the pinning force (PF) in Y₁₋xGDxBa₂Cu₃0₇₋₈ high-Tc superconductors and La₁.₄₅Nd₀.₄₀Sr₀.₁₅Cu0₄ stripe phase superconductor. The main objective is to study the effect of paramagnetic contribution on thermodynamic scaling of superconducting and magnetic properties. Magnetization measurements were performed for all the samples at different temperatures below Tc and fields up to 9 tesla. We were able to substract the paramagnetic contribution (due to Gd³⁺ ions) from the total magnetization by fitting the paramagnetic contribution at high fields using the extended Brillouin function. A thermodynamic approach to calculate the critical magnetic field Hc for the Gd doped samples was followed. The critical current density (Jc) and the pinning force (PF) behavior were studied at different temperatures and fields. We have found that Gd substitution has pronounced effects on Jc and PF but very little effect on Hc. Then, it is possible to use the Hc values as a single scaling parameter for both critical current density and pinning force. This scaling scheme illustrates the importance of the free energy (which is related to Hc) in pinning mechanisms. Finally, the study is extended to another completely different system which is stripe phase superconductor, namely La₁.₄₅Nd₀.₄₀Sr₀.₁₅Cu0₄ single crystal. The paramagnetic moments (due to Nd³⁺ ions) are along the c-axis and Jc and PF have different values along both directions. The evaluated Hc which is independent of the direction of the applied field has been used as a single scaling parameter for both Jc and PF for applied fields parallel to the c-axis and along the ab-plane. In all studied cases, the normalized critical current density (Jn=Jc/Hc) and normalized pinning force (PFn = PF/H2c) showed a universal behavior with the normalized magnetic field (Hn = H/Hc).

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Physics
Department:	College of Engineering and Physics > Physics
Committee Advisor:	Zig, Khalil A.
Committee Members:	Fettouhi, M. B. and Al-Ohali, M.A and Shirokoff, John and Mekki, Abdul-Karim
Depositing User:	Mr. Admin Admin
Date Deposited:	22 Jun 2008 14:02
Last Modified:	01 Nov 2019 13:59
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/10321