Search

Poster presented at the Magnet 2022 Conference., This version adds the DOI (automatically pointing to the latest version) and the respective QR code.

oz MANYETİK AKI HAREKETLERİNİN YÜKSEK SICAKLIK SÜPERİLETKENLERİNİN MANYETİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ Sözeri, Hüseyin Doktora Tezi, Fizik Bölümü Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Hüsnü Özkan Ortak Tez Yöneticisi : Dr. Lev Dorosinskii Ocak 2002, 131 sayfa Yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde, Hcı ve HC2 ile sınırlandırılan karışık bölgede, yerel ve global ölçüm teknikleri kullanılarak manyetik akı haraketleri incelendi. Yerel manyetizasyon ölçüm tekniği olan ve geniş bir frekans aralığında çalışma imkanı veren manyeto-optik kullanılarak değişik koşullarda tavlanarak elde edilen çok ve az oksijen katkılanmış BSCCO tek kristalleri ve YBCO tek kristaline AC manyetik alanın nüfuz etmesi çalışıldı. Bİ2Sr2CaCu20g+8 tek kristalinde, yeni ve beklenmeyen bir etki görüldü. AC geçişin başlangıç sıcaklığı AC manyetik alan frekansının artmasıyla beraber artış göstermiştir. Bu artış az ve çok oksijen katkılanmış örneklerde daha fazladır. Geçiş sıcaklığındaki bu ihmal edilemeyecek artma süperiletken salımmlarm etkisi olarak açıklanmıştır. Bu salımmlar az ve çok oksijen katkılanmış yüksek anisotropiye sahip örneklerde daha etkilidir. AC manyetik alan perdelenmesinin frekansa bağımlılığı sabit sıcaklıkta ölçülerek, iletkenliğin frekans bağımlılığı belirlendi. İletkenliğin frekansa bağlı olmasını VIve geçiş sıcaklığındaki bu değişimi, sıralama parametresinin genliğindeki salınımlan temel alan Larkin-Aslamazov teorisi açıklayamadığı görüldü. Dolayısıyla faz salınımlanm temel alan yeni bir teorinin geliştirilmesi gerektiği sonucuna varıldı. Bir diğer önemli sonuç ise, manyetizasyon eğrilerinin tersinmemesinin temel iki sebebi olan manyetik akı çivilenmesi ve geometrik bariyer etkilerinin birbirinden ayrıştırılması olmuştur. Manyetik akı çivilenmesi ve geometrik bariyerden kaynaklanan tersinmezliğin düşük frekanslarda çakıştığı görülmüştür. Buna karşılık, yüksek frekanslarda ise bu iki çizginin ayrıştığı ve manyetik akı çivilenmesinden kaynaklanan tersinmezlik çizgisinin diğerinden yukarda olduğu gözlenmiştir. Dolayısıyla, bugüne değin kabul edilen modelin tersine, manyetik akı çivilenmesinin manyetizasyon eğrilerindeki tersinmezliğin temel sebebi olduğu ve bunun şimdiye kadar gözlenememesinin sebebinin ise BSCCO örneklerinde gözlenen çok hızlı akı sürüklenmesi olduğu anlaşılmıştır. Geometrik bariyer kontrollü penetrasyondan manyetik akı kontrollü penetrasyona geçiş gözlemlenmiştir. AC manyetik alan şiddeti profilleri optimum oksijen katkılanmış BSCCO örneklerinde elde edildi. Profiller manyetik alanın frekansına bağlı olarak şiddetli değişim göstermiştir. Düşük frekanlarda, manyetik alanın malzemenin içerisindeki dağılımı tepe şeklindedir. Malzemenin merkezinde en yoğun kenarlara doğru azalan türde olmak üzere. Bu şekilde elde edilen eğriler geometrik barier olarak adlandırılan etkinin karakteristik göstergesidir. Manyetik alan frekansı arttıkça manyetik alan Bean tarzında malzemeye nüfuz etmeye başlamıştır. Bu ise manyetik akı çivilenmesinin etkili olduğunun göstergesidir. Bu konuda yapılan sonraki araştırmalarımız göstermiştir ki, akı çivilenmesi kritik sıcaklığa kadar olan tüm sıcaklık aralığında etkilidir. Sonuç olarak, kritik sıcaklığın çok altında olduğu varsayılan manyetik akı anti-çivilenme çizgisinin yeri BSCCO tek Vllkristallerinde rastlanan hızlı akı sürüklenmesi göz önüne alınarak tekrar gözden geçirilmelidir. Manyeto-optik yöntemi birbiri üzerine yapışmış YBCO tek kristallerine manyetik alan nüfuz etmesi konusunda yapılan deneylerde de kullanılmıştır. Bu özel kristal geometrisinde, manyetik alan çizgileri en üstteki kristalin kenarında yüzeye paralel bunun altındaki kristale ise dik bir şekilde uzanır. Bu diklik sonucu manyetik alan kristale nüfuz ederken yüzey bariyerinin etkisini hissetmez. Manyetik alanın malzemeye nüfuz ettiği şiddeti, yüzey bariyerinin oluştuğu ve oluşmadığı her iki kristal için de ölçüldü. Yüzey bariyer etkisinin oluşmadığı kristalde elde edilen değerlerin malzemenin 1. kritik alan değerlerine yakın olduğu sonucuna varıldı. Bir başka deyişle, kullandığımız yöntem Hcl değerini yüzey bariyerinden etkilenmeden ölçmemizi sağlamıştır. Bununla birlikte, manyetik alanın malzemeye ilk nüfuz etmesi yüzey bariyer etkisiyle önemli ölçüde geciktiği gözlendi ve manyetik akı penetrasyonunun yüksek sıcaklıklarda yüzey bariyeri tarafından kontrol edildiği gözlendi. Anahtar Kelimeler: Manyeto-optik, geometrik bariyer, süperiletken salınımlar, anti-çivilenme çizgisi, hızlı manyetik akı sürüklenmesi. Vlll ABSTRACT EFFECT OF VORTEX MOTION IN MAGNETIC PROPERTIES OF HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTORS Sözeri, Hüseyin Ph.D., Department of Physics Supervisor : Prof. Dr. Hüsnü Özkan Co-Supervisor: Dr. Lev Dorosinskii Jan 2002, 131 pages Local and global magnetization measurement techniques were used to investigate the vortex motion in the mixed state of high temperature superconductors. Magneto-optics, a local technique and has a wide frequency range up to 10 MHz, was used to study penetration of a AC field in BSCCO- 2212 crystals with various oxygen doping levels and YBCO single crystals. A new unexpected phenomenon was found in Bİ2Sr2CaCu20g+s that, onset of the AC transition shifts to higher temperatures with an increase of the AC field frequency. This shift is stronger in over and underdoped samples. The considerable change in Tc onset was explained by the effect of superconducting fluctuations that is stronger in samples with higher anisotropy namely the over and underdoped BSCCO crystals. Frequency dependence of conductivity was mdetermined by measuring the AC field screening fraction as a function of frequency at a constant temperature. It was observed that conductivity at a constant temperature depends on frequency. This fact together with strong shift in the Tc can not be explained by Larkin-Aslamov fluctuation theory which is based on the fluctuation of the amplitude of the order parameter. Therefore, a theory of phase fluctuations has to be developed. Another important result is the separation of the two sources of irreversibility in BSCCO single crystal: namely pinning and geometrical barrier. Two lines of irreversibility, due to pinning and geometrical barrier (GB), coincide at lower frequencies. However, at high frequencies, they are well separated and irreversibility line due to pinning lies above the line corresponding to GB. Therefore, contrary to general understanding, pinning is the main reason of irreversibility in magnetization at higher frequencies. It was also shown that the reason why this pinning is not observed at lower frequencies ( i.e., using slow measurement technique ) is the giant flux creep in BSCCO. Crossover from GB to Bean-like penetration was observed during the field penetration to BSCCO-2212 superconductor. Profiles of the AC field amplitude were measured across the optimally doped BSCCO sample. Shape of the profiles changes strongly with the field frequency. At lower frequencies, dome-like penetration takes place which is a characteristic shape of a geometrical barrier. However, as the frequency increases Bean-like penetration becomes more effective which shows the existence of pinning. Further research at higher frequencies showed that pinning is effective in the whole temperature range up to Tc. As a result, position of the depinning line which is commonly accepted to lie much below Tc even in zero field should be corrected by considering the giant flux creep in BSCCO. IVMagneto-optics was used to study field penetration in YBCO crystals which were stuck on top of each other. For this particular arrangement of the crystal geometry, the surface barrier effect is suppressed due to the perpendicular orientation of the local applied field. Penetration field was measured for both crystals, the one which shows a fully developed surface barrier and the other showing a reduced surface barrier. The penetration field values for the surface barrier free crystal gives the correct value of Hci for the YBCO. Therefore, our method enables one to measure the correct Hci unaffected by the surface barrier. In addition to that, we also showed that surface barrier plays an important role and controls the field penetration not only at low temperatures but also at elevated temperatures which was not observed before. Key Words: Magneto-optics, geometrical barrier, superconducting fluctuations, depinning line, giant flux creep. 132