INFLUENCE OF Mn3O4 COMPOSITION ON SOME PHYSICAL PROPERTIES OF Y145 SUPERCONDUCTOR PREPARED BY SOLID-STATE REACTION

Abstract

In this research, the Y145 superconductors doping on Mn3O4 with the various concentrations of x = 0, 0.005, 0.010 and 0.015 are synthesized by the solid-state reaction. The materials of Y2O3, BaCO3, CuO and Mn3O4 are mixed, ground and reacted into the two different processes. The physical properties of samples are found that the YBa4Cu5MnzOy samples from the powder reacted process had a critical temperature onset at 92 K, 97 K, 95 K and 101 K, respectively. For the composite material process has a critical temperature onset of Y145 + xMn3O4 samples as 91 K, 95 K, 92 K and 97 K, respectively. The amount of Mn3O4 doped at 0.015 has the highest critical temperature in the initial process. The Mn3O4 doping is probably an improvement in morphology; larger grain size and less porosity than the samples without doping. The compositions of elements also demonstrated the uneven distribution of elements, non-homogeneous material and orthorhombic crystal structure. Also, the highest critical temperature in the YBa4Cu5Mn0.06Oy sample with Cu3+/ Cu2+ is equal to 0.222 and the lowest critical temperature is shown in pure YBa4Cu5Oy sample with Cu3+/ Cu2+ equal to 0.170. The results are revealed that the higher the Cu3+/ Cu2+ ratio is, the higher the critical temperature becomes.​

ในงานวิจัยนี้ ตัวนำยวดยิ่ง Y145 เจือสาร Mn3O4 ความเข้มข้นต่าง ๆ คือ 0.000, 0.005, 0.010 และ 0.015 ถูกเตรียมขึ้นโดยวิธีปฏิกิริยาสถานะของของแข็ง เริ่มต้นด้วยการผสมและบดสารตั้งต้นได้แก่ Y2O3, BaCO3, CuO และ Mn3O4 และทำให้เกิดปฏิกิริยาด้วยสองกระบวนการที่แตกต่างกัน ผ่านการแคลซิเนชันและการซินเตอร์ที่อุณหภูมิ 950 องศาเซลเซียส และการอบอ่อนในระบบเปิดที่ 550 องศาเซลเซียส การศึกษาสมบัติทางฟิสิกส์ของตัวอย่างทั้งหมดพบว่า ตัวอย่าง YBa4Cu5MnxOy (x = 0, 0.015, 0.03, 0.06) ที่เตรียมด้วยกระบวนการผสมรวมเป็นสารตั้งต้น มีอุณหภูมิวิกฤตออนเซตที่ 92 K, 97 K, 95 K และ 101 K ตามลำดับ สำหรับตัวอย่างที่เตรียมด้วยกระบวนการคอมโพไซต์มีอุณหภูมิวิกฤต 91 K, 95 K, 92 K และ 97 K ตามลำดับ ปริมาณการเจือ Mn3O4 ที่ 0.015 ให้อุณหภูมิวิกฤตสูงสุดในกระบวนการแรก เป็นไปได้ว่าการเจือ Mn3O4 สามารถปรับปรุงสันฐานของตัวอย่าง กล่าวคือ มีขนาดเกรนใหญ่และความพรุนน้อยกว่าตัวอย่างที่ไม่ถูกเจือ จากการศึกษาองค์ประกอบของสารแสดงให้เห็นว่า มีการกระจายตัวไม่สม่ำเสมอและวัสดุไม่เป็นเนื้อเดียวกัน การวิเคราะห์ลักษณะโครงสร้างแสดงให้เห็นว่าตัวอย่างทั้งหมดเป็นผลึกแบบออร์โทรอมบิก อีกทั้งพบว่าตัวอย่างที่มีอุณหภูมิวิกฤตสูงที่สุดมีอัตราส่วน Cu3+/ Cu2+ เท่ากับ 0.222 และตัวอย่างที่มีอุณหภูมิวิกฤตต่ำสุดหรือตัวอย่างที่ไม่ถูกเจือมีอัตราส่วน Cu3+/ Cu2+ เท่ากับ 0.170 แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วน Cu3+/ Cu2+ ส่งผลให้อุณหภูมิวิกฤตเพิ่มขึ้นด้วย

​