Transient liquid assisted growth of superconducting nanocomposite films
Els materials superconductors d’alta temperatura tenen propietats úniques, objecte d’investigació des de fa molts anys, especialment les propietats relacionades amb la conductivitat sense resistència a temperatures relativament altes o sota camps magnètics alts. Existeix un gran esforç a nivell inte...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2020 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/670580 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/670580 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Superconductivitat Superconductividad Superconductivity Nanocompòsit Nanocomposit Nanocomposite Creixement epitaxial Crecimiento epitaxial Epitaxial growth Ciències Experimentals 6 |
| Sumario: | Els materials superconductors d’alta temperatura tenen propietats úniques, objecte d’investigació des de fa molts anys, especialment les propietats relacionades amb la conductivitat sense resistència a temperatures relativament altes o sota camps magnètics alts. Existeix un gran esforç a nivell internacional per optimitzar les propietats d’aquests materials i desenvolupar metodologies pel seu creixement que siguin compatibles amb la producció a gran escala i baix cost. En aquest context, els resultats inclosos en aquesta tesi són un important pas endavant, ja que demostren per primera vegada la possibilitat d’utilitzar la millora de propietats superconductores aconseguida amb tecnologia de nanocompòsits combinada amb una metodologia de creixement basada en la deposició de solucions químiques i intermedis líquids que presenta un baix cost i alt rendiment. El creixement de l’YBa2Cu3O(7-x) s’ha dut a terme mitjançant una nova metodologia anomenada “creixement assistit per líquid transitori” (TLAG per les seves sigles en anglès), la qual combina el baix cost de la deposició de solucions químiques amb la presència d’un líquid transitori que proveeix velocitats de creixement ultra-ràpides. Hem aconseguit combinar aquest creixement a través de fases líquides amb la presència de nanopartícules a través de l’estudi de la nucleació, la micro-estructura i la disposició de defectes en les nostres capes primes. Pels estudis de capes nanocompòsites vam triar nanopartícules de BaZrO3, BaHfO3 i LaF3, estabilitzades en medis alcohòlics. Els resultats presentats estan dividits segons les diferents rutes de creixement.En la ruta de temperatura, varis paràmetres han estat optimitzats amb l’objectiu d’aconseguir capes nanocompòsites epitaxials, tals com la rampa d’escalfament i el gruix de capes tampó d’YBCO sintetitzades a través de PLD. També presentem resultats amb diferents estequiometries de la fase líquida, elucidant la importància de controlar la sobresaturació per aconseguir capes epitaxials. La densitat de corrent crítica a 77K és 1MA/cm2. Hem demostrat que introduir nanopartícules al creixement d’YBCO per TLAG crea una estructura de defectes amb un gran potencial per millorar la fixació de vòrtexs sota camps magnètics. Hem investigat el creixement de capes nanocompòsites d’YBCO a través de la ruta de PO2 amb quantitats de BaZrO3 o BaHfO3 entre el 6% i el 32%. Hem descrit l’ús d’una capa prima precursora sense nanopartícules per tal d’aconseguir una bona reproductibilitat i capes nanocompòsites completament orientades en l’eix c en el cas de nanocompòsits amb 6% i 12% de nanopartícules. Hem demostrat una Jc de 2.2MA/cm2 a 77K, el qual és un resultat molt prometedor que ens ha portat a avaluar la Jc respecte camps magnètics aplicats. Hem pogut demostrar com les propietats dels nanocompòsits sota camp magnètic són millors que en les mostres estàndard, característica necessària per aplicacions de les cintes recobertes superconductores sota alts camps magnètics. Aquesta dissertació també inclou un estudi preliminar sobre el creixement de capes gruixudes d’YBCO (1um) i sobre la compatibilitat de capes tampó amb TLAG. Hem pogut demostrar la completa eliminació del carbonat de bari en capes de 1um de gruix, i hem aconseguit capes gruixudes completament epitaxials a través de la ruta de PO2. Hem fet servir el mètode de deposició de solucions químiques per créixer capes de Ba2342, Nd2CuO4, LaMnO3 (LMO), la reactivitat de les quals ha estat avaluada durant el creixement amb fases líquides. També s’ha estudiat la nucleació de YBCO a sobre d’aquestes capes tampó. El material més prometedor ha estat LMO, per tant hem utilizat substrats metàl·lics comercials amb LMO com a l’última de les capes tampó de la seva arquitectura. Hem aconseguit el creixement epitaxial de capes d’YBCO amb bona temperatura crítica a sobre d’aquestes capes, demostrant que la metodologia TLAG és compatible amb arquitectures comercial de capes recobertes superconductores. |
|---|