ảnh hưởng của một số nguyên tố thay thế lên đặc tính siêu dẫn trong hệ hợp chất bi 2212

Trong tat ca cac loai vat lieu SDNDC da dugc phat hien, cac he hgp ch& chiia cac mat CUO2 cuprate la cac hgp chat CO nhiet d6 chuyen pha si6u din T^ cao nhSit De giai thfch ca che hinh

Trang

Trang phu bla i

Loi cam an ii Lai cam doan iii Muc luc iv

Chuong 1 M O T S O NET CO BAN VE SI/ PHAT TRIEN CUA VAT

LIEU SIEU D A N NHIET CAO 3 1.1 Ljch suf phat trien cua vat lieu sieu dSn nhiet dp cao 3

1.2 Mot so tinh chat co ban cua vat lieu sieu dSn nhiet do cao 12

1.2.1 Vdt lieu sieu ddn nhiet do cao a trang thdi thudng Yl 1.2.2 Vdt lieu sieu ddn nhiet do cao a trang thdi sieu ddn 12

1.3 So sanh gitta vat lieu sieu d^n nhiet do thap va sieu d^n

nhiet do cao 16 Ket luan chuong 1 16

Chuong 2 CAC TINH CHAT CUA VAT LIEU SIEU D A N NHIET

D O CAO CHITA BISMUTH 18 2.1 Cau true tinh the va su dn dinh cau true cua vat lieu

sieu din nhiet do cao chura bismuth 18

2.1.1 Cau true tinh the 18 2.1.2 Suon dinh cau trite 20

2.2 Qua trinh hinh thanh pha trong hop chat sieu din

nhiet do cao chura bismuth 21

IV

2.2.2 Qud trinh hinh thdnh pha Bi - 2272 24 2.2.3 Qud trinh hinh thdnh pha Bi - 2223 26

2.3 Anh huang ciia cong nghe che tao 30

2.4.3 Nghien cuu thay the kim logi chuyen tiep 3d 42

Ket luan chuong 2 44 Chuong 3 CONG NGHE CHE TAO VA CAC PHl/ONG P H A P

NGHIEN CUXJ SIEU D A N NHIET BO CAO

LOAI Bi -2212 47 3.1 Mot so phuong phap che tao miu sieu din nhiet do cao 47

3.2 Che tao miu sieu din nhiet do cao Bi - 2212 bing

phuong phap gdm 48 3.3 Cac phuong phap nghien curu thuc nghiem da su dung 51

3.3.1 Phdn tich cau true bang nhieu xg tia X 51 3.3.2 Phep do dien trd 51 3.3.3 Phep phdn tich nhiet DTA vd TGA 52

9 y

3.3.4 Anh hien vi dien tUquet (SEM) 52

3.4 Mot so phuong phap nghien cuu thong dung khac 52

4.1 Anh huong cua che do xu ly nhiet len cau triic tinh the 54

4.2 Anh huong ciia che dp xu ly nhiet len dac tinh sieu din 60

Ket luan chuong 4 63 Chuong 5. A N H HUCJNG C U A C A C NGUYEN TO DAT HIEM

THAY THE TRONG HOP CHAT SDNDC Bi - 2212 64 5.1 Dac tinh co ban cua cac nguyen to dat hiem 64

5.2 Anh huong cua mot so nguyen to dat hiem thay the

trong Bi - 2212 65

5.2.7 Hap chat Bi2Sr2.^^CaCu20^^5 66 5.2.2 Hap chat Bi^Sr^.^Nd^CaCujO^^s 72 5.2.3 Hap chat Bi2Sr2.,Sm^CaCu20f^+s 83 52.4 Hap chat Bi2Sr2.fid^CaCu20s^5 89

5.2.5 Hap chat Bi2Sr2.JioJ2aCu20g^s 93

Ket luan chuong 5 101

Chuong 6. D A N H G I A V A T H A O LUAN c A c KET QUA

THl/C NGHIEM 103 6.1 Danh gia anh huong cua nhiet dp u miu len cac

tinh chat vat !y cua hop chat gdm Bi - 2212 103 6.2 Danh gia anh huong cua cac nguyen to dat hiem

thay the 106

VI

6.2.2 Anh huang viec thay the len qud trinh nhiet dgng tgo mdu 111

6.2.3 Anh huang tliay the tdi nhiet do chuyen pha sieu ddn 112 6.2.4 Nghien cuu cau true be mat 117

Ket luan chuong 6 118

KET LUAN CHUNG 119 DANH MUC CONG TRINH 121

TAl LIEU THAM KHAo 124

Vll

J Bednorz va K.A Muller la nhung nguai dau tien phat hien ra hien tugng si6u din trong vat lieu gdm La - Ba - Cu - O khi nhiet do ha xudng thap hon 35 K Kham pha nay da dSn ddn su ra ddi cua mot loat vat lieu sieu din nhiet do cao (SDNDC) dang gdm, dang dan tinh the, dang mang mong vod thanh phSn va c^u tnic khac nhau Trong tat ca cac loai vat lieu SDNDC da dugc phat hien, cac he hgp ch& chiia cac mat CUO2 (cuprate) la cac hgp chat

CO nhiet d6 chuyen pha si6u din T^ cao nhSit

De giai thfch ca che hinh thanh sieu din trong vat lieu SDNDC, nhi6u

mo hinh ly thuyet da dugc dua ra Song cho den nay mot mo hinh ly thuyet hoan chinh de giai thfch trgn ven ca che hinh thanh sieu din trong cac vat lieu SDNDC vin con la cau hoi chua dugc giai dap Tuy Vciy cac nha khoa hgc thuc nghiem tren nhieu llnh vuc nhu: vat ly, hoa hgc, Vcit lieu hgc vin tiep tuc tim kiem nhiing vat lieu sieu dSn mdi va tim each dua nhiet do chuyen pha sieu din cua cac v^t lieu da tim dugc len cao nhim dap ufng nhu cau thuc ti6n cua viec su dung trong cac nganh ky thuat hien dai

Sau hon muai nam ke tir khi tim ra SDNDC, n6 luc cua cac nha khoa hgc tren toan ciu trong linh vuc nghien curu ve SDNDC dugc tap trung chii yen vao cac van de sau:

+ Tun cac m6 hinh ly thuyet giai thich co che hinh thanh sieu din trong cac loai vat Ueu SDNDC

+ Nghien cuu che tao cac loai vat li6u SDNDC mdi voi cac dac tfnh vat

ly va cau true khac nhau, dac biet chu trgng tim cac vat lieu co nhi6t do

chuyen pha sieu din cao de dua vao vtng dung thuc te

De thuc hi6n dugc cac muc dfch co ban tren, cac nha khoa hgc ca ly thuyet lin thuc nghidm da khao sat va phan tfch cac tfnh chat cua vat lieu d

qua trinh hinh thanh vat lieu SDNDC

v a t lieu SDNDC chiia Bi la he ton tai ba pha sieu din vdi ky hieu

Bi - 2201, Bi - 2212 va Bi - 2223 ling vdi cac nhiet do chuyen pha sieu din T^, khac nhau Pha sieu dSn Bi - 2212 va Bi - 2223 co nhi6u diem uu viet, da va

• dang dugc dua vao su dung nhi6u trong thuc te d mot sd nganh khoa hgc ky thucit tien tien De tiep tuc tim hieu vd vM lieu SDNDC, dac biet la he hgp chat SDNDC tren co sd Bi Dual su hudng din khoa hgc cua TS Nguy6n Huy Sinh

va GS TSKH Than DiJc Hien, trong thdi gian lam luan an tac gia da tap trung khao sat anh hudng thay the ciia m6t sd nguyen td dat hiem (RE) trong vat li6u SDNDC loai Bi - 2212 len cac tfnh chat vat ly va cac dac trung sieu dSn trong hgp chit

Ngoai phan md diu va ket lu^n, ban luan an dugc phan bd thanh 6 chuong: Chuong 1 M6t sd net co ban ve su phat trien cua vat lieu SDNDC

Chuong 2 Cac tfnh chit cua vat lieu sieu din nhiet do cao chiia bismuth

Chuong 3 Cong nghe che tao va cac phuong phap nghidn cuxi vat lieu SDNDC

MOT SO NET CO BAN VE 81/ PHAT TRIEN

CUA VAT LIEU SIEU D A N NHIET 0 0 CAO

• • •

1.1 Lich sir phat trien cua vdt lieu sieu ddn nhiet do cao (SDNDC)

Ngay 27 - 01 - 1986, hai nha vat ly K Alex Muller va J Georg Bednorz lam viec tai phong thf nghiem cua hang IBM d Zurich (Thuy sy) da cong bd tren tap chf "Zeischrift Fur Physik" [9] ring: hgp chit gdm each dien La2Cu04 pha them Ba co the trd thanh chat sieu din trong vung nhiet do 30 - 35 K Phat hien cua hai nha vat ly da lam chin dgng du luan khoa hgc tren toan the giai, thu hiit nhi^u nha khoa hgc ca ly thuyet lin thUc nghiem tap trung nghien cuu linh vuc khoa hgc vat lieu mdi nay - Do la linh vuc vat lieu sieu din nhiet d5 cao (SDNDC)

Cac ket qua tuong tu khi dua Ba vao gdm each dien La2Cu04 cung dugc tim ra vao thang 11 -1986 tai trudng Dai hgc Tong hgp Tokyo, Nhat ban

Mot thang sau, 12- 1986, tai phong thf nghiem AT & T cac nha khoa hgc da tien hanh pha Sr vao hgp chit gdm each dien La2Cu04 va nhan thiy nhiet do chuyen pha si6u din ciia hgp chit tang I6n tdi 44 K Trudc do vdi cac chit sieu din thong thudng, nhiet do chuyen pha T^ cao nhat chi tim thiy d hgp kim Nb3Ge vdi Tc = 23 K

Sau su kien rit co y nghia nay, cong cugc tim kidm cac chit SDNDC mdi da loi cudn m6t sd lugng Idn cac nha khoa hgc tren the gidi M6t sd Idn cac cong tiinh thuc nghiem va cac gia thiet ly thuyet v6 co che tao thanh chit

situ din nhi6t do cao da lien tiep dugc cong bd

Diu nam 1987, C W Chu va M K Wu ciing cac dong nghiep [99] d trudng Dai hgc T6ng hgp Houston (My) da chi ra rang: ndu hgp chit gdm 6xyt La-Sr-Cu-O dugc chd tao trong m6i trudng ap suit thi nhiet do chuyen

mdi trudng ap suit bang thay the cac ion dat hiem (RE), chu yeu la ion Yttrium (Y) cho La cung dugc tien hanh Nhu vay co the khang dinh ring nhd pha Ba^"^ hoac Sr^"^ ma hgp chat gdm each dien La2Cu04 da trd thanh chat sieu din vdi nhiet do chuyen pha T, nim trong khoang 30 - 44 K Nhung ket qua diu tien khi do dien trd va he sd tir hoa cua gdm sieu din La-Ba-Cu-0 do

Ba-La-Cu-0 aoe

cac nguyen td dat hiem deu cd the thay the dugc cho Y (trir Pr) ma khong lam mat tfnh sieu din cua he va nhiet do T^ khong thay d6i mOt each dang ke Nhu vay he Y-123 con dugc ggi la he RE-123 (RE la cac nguyen td dat hiem, trir hai nguyen td Ce va Tb khdng ton tai pha nay

Khoi p*^rovskite

t l i i e u OTCV

Ba Cu O 0

Hinh 1.2 Cau true tinh the cua La-Sr-Cu-0 vd Y-Ba-Cu-0 [36]

Ngay sau khi tim ra he hgp chat sieu din RE-123, cac he hgp chat sieu din RE-124 va RE-247 [55,92] cung dong thdi dugc phat hien He hgp chat sieu dan RE-124 cd cau tnic gin tuong djf nhu he RE-123, chi khac la trong mot 6 cd ban ton tai hai chudi CuO va gia tri cua nhiet do chuyen pha sieu din

Tc = 81 K, thap hon gia tri cua he RE -123 Rieng he hgp chit sieu din

RE - 247, trong mot 6 mang cd the tdn tai mot hoac hai chudi CuO

Cau tnic tinh the he La-Sr-Cu-O va Y-Ba-Cu-O tiinh bay tren hinh 1.2 Cung trong nam 1987, Michel va ddng nghiep da phat hien ra he hgp chit sieu

chuyen pha sieu din thap so vdi he RE-123, nen he nay khong dugc quan tarn nhieu Hgp chat cd thanh phSn hoa hgc theo cong thiic Bi2Sr2Cu05^^ (dugc ggi

la pha Bi-2201) Vao nam 1988, bing each them Ca vao trong he Bi-Sr-Cu-0, Maeda va ddng nghiep [50] da phat hien them hai pha sieu din mdi, do la pha

CUO2

Ca CUO2

Ca CUO2

SrO BiO BiO

SrO

C u O j

Ca CuO:

Hinh 13 Cau true tinh the cua he SDNDC chiia Bi (vai n = l,2vd3) [53]

nhiet do chuyen pha sieu din T^ = 110 K Nhu vay, do he Bi-Sr-Ca-Cu-0 cd nhiet do T^ cao nen dugc nhieu phdng thf nghiem tren the gidi quan tarn va trien khai nghien cuu manh He vat lieu Bi-Sr-Ca-Cu-O, cd cong thiic hoa hgc chung la Bi2Sr2Ca„.iCUj,02n+4+5 vdi n = 1, 2, 3 Khi n tang, tiic la sd Idp CUO2 trong mot 6 co ban tang va T^ tang Ciu tnic tinh the ciia he Bi-Sr-Ca-Cu-0 dugc chi ra tren hinh 1.3

Tfnh chat sieu dan ciia cac he hgp chit sieu din tren khong chi phu thudc vao cong thiJc hoa hgc, phuong phap che' tao, dieu kien cong nghe ma

no con phu thugc manh vao nong do oxy trong miu va hoa tri ciia Cu

Bang viec thay the" Tl cho Bi va Ba cho Sr, cac tac gia [83] da tim ra hgp chit sieu dan mdi la Tl2Ba2CaCu20g+5 va Tl2Ba2Ca2Cu30io+6; dugc ggi la Tl-2212 va Tl-2223, trong dd pha Tl-2223 cd nhiet do chuyen pha sieu din

Tc = 125 K Song song vdi viec phat hien ra cac loai hgp chit sieu din chiia CuOo, m6t loai hgp chat sieu din khong chiia Cu vdi thanh phin Ba-K-Bi-O cd nhiet do chuyen pha T^ = 20 - 30 K ciing da dugc c6ng bd

Nam 1989, he hgp chat SDNDC cd cong thUc L2.,M,Cu04., vdi L = Pr,

Nd, Sm hoac Eu va M = Ce, Th da dugc tim ra De trd thanh sieu din, vat lieu phai dugc u trong dieu kien dac biet Ching han nhu trong hgp chit Nd2_xCe^Cu04_x vdi x = 0,15 u trong mdi trudng chan khdng d 1000°C trong khoang thdi gian 10 gid da trd thanh sieu din vdi nhiet do chuyin pha

Tc = 24 K [55] Trong trudng hgp nay cac nguyen td Ce da thay the mdt phin cho cac nguyen td dit hiem hoa tri 3

So sanh giua hai he La2.xSrxCu04.y va L2.xMxCu04.x, nhan thiy cd su khac nhau ve ciu tnic Su khac nhau nay la do cac nguyen tir oxy d dinh tii dien trong he La2,xSrxCu04_y bi khuyet; trong khi dd cac nguyen tu Cu d trong

sat thiy trong cac he vat lieu khac

* Viec lien tiep cong bd cac hgp chat SDNDC mdi da kfch thfch su tim kiem cac chat SDNDC mdi khac Nhiet do chuyen pha cua nhieu chat sieu dan nhiet do cao Idn hon nhiet do soi cua ni to long, nen viec trien khai cac ling dung ciia vat lieu SDNDC dugc tien hanh mot each manh me Uhg dung thuc

te cua vat lieu SDNDC da dugc diing lam cac nam cham SDNDC, cac thiet bi

su dung hieu ling treo (Levitation devices), bang Bi-2223 lam cugn day cho may phat, cap din dien

Nam 1991, mot phat minh bit ngd la tim thiy sieu din tdn tai ngay ca trong cac hgp chit hiJu co K^C^Q vdi nhiet do chuyen pha len tdi 28 K Ciing thdi gian dd cac nha khoa hgc d AT&T da tim thiy mot hgp chit sieu din huu

ca mdi C^oRb3 co nhiet dd chuyen pha trong viing 30 K Cac ket qua nay lami cac nha khoa hgc het siic ngac nhien vi su ton tai sieu din ngay trong ca cac hgp chit khong chiia cac Idp CUO2 Dieu nay din deh phai cd mdt co che rieng nao dd de giai thfch thoa dang su tdn tai sieu din trong cac hgp chit huu

CO - Hgp chit sieu dSn dugc ggi

la "Fullerence" Ve mat cau tnic

tinh the, khi nghien ciiu cac tinh

chit ciia hgp chit d trang thai

ran bang nhieu xa dien tir va L,

nhieu xa tia X cua hot C^ va cac

tinh th^ nhd (microcrystals),

W.Kraetschmer va cdng su [44]

da dua ra cau tnic cua hgp chit C

nay la luc giac xep chat hep

(hexagonal close - packed)

Trai vdi W.Kraetschmer,

Hinh 1.4 Cau true tinh the cua hap chat sieu ddn hOu ca C^Q [44]

nhieu tac gia ung hg hon Ciu tnic tinh the cua hgp chit sieu din huu co C6o dugc trinh bay tren hinh 1.4

Diu nam 1993, mot hgp chit sieu dan mdi cd thanh phin phiic tap hon

da dugc O Zhou va ddng nghiep tim ra Dd la loai hgp chit chiia Cac bon (NH3)4Na2CsC6o vdi nhiet do chuyen pha sieu din Tc = 29,6 K Cung thdi diem dd S N Putilin va ddng nghiep [70] da cong bd sieu din tdn tai trong hgp chat chiia thuy ngan (Hg) vdi thanh phan cd cong thiic hoa hgc la HgBa2Cu04^, (Hg-1201) Thang 5-1993, A Schilling va ddng nghiep [78] Cling tim ra hgp chat sieu dSn chiia Hg, cd nhiet dd chuyen pha sieu din

Tc = 133 K, cao hon han cac hgp chat dugc tim ra trudc day Hgp chit cd thanh phan hoa hgc theo cdng thiic HgBa2Ca2Cu308+x (Hg-1223) va HgBa2CaCu206+x (Hg-1212) Ke tii khi phat hien ra SDNDC, hgp chat sieu din chiia Hg la vat lieu cd nhiet do chuyen pha sieu din cao nhit, vi vay viec che' tao cac vat lieu SDNDC chiia Hg vdi cong nghe che tao khac nhau; moi trudng che tao khac nhau da dugc nhieu nhdm nghien ciiu trien khai mot each soi ddng De'n thing 9-1993, nhiet do chuyen pha Tc = 153 K ciia hgp chat

Hg -1223 da dugc C W Chu va ddng nghiep d trudng Dai hgc Houston cong

bd Diu nam 1994, R J Cava va cac ddng nghiep [31] da cong bd tim thiy sieu din trong cac hgp chit lien kim loai (Intermetallic) - LnNi2B2C (L = Y,

Tm, Ho, Lu) cd nhiet dd chuyen pha sieu din Tc = 13 - 17 K Mac dii nhiet do

chuyen pha sieu din chua cao nhung day la co sd di tidp tuc di sau nghien ciiu

va tim kiem cac vat lieu sieu din trong cac hgp chit lien kim loai va ngay ca trong cac vat lieu tir tfnh; mot loai vat lieu ma trudc day ngudi ta vin cho rang khdng cd khi nang tdn tai hien tugng sieu din Diu nam 1995, S B Roy va ddng nghiep da cong bd tim thay sieu din trong hgp chit lien kim loai RE- NiB-C, nhiet dd chuyin pha sieu din Tc«17 K Thing 03 nam 1996, Hoi nghi

qudc te ky niem mudi nam phat minh ra SDNDC dugc td chiic tai trung tam Allen, trudng Dai hgc Tong hgp Houston Tai hoi nghi nay nhieu cong trinh ly thuyet va thuc nghiem da trinh bay cac ket qua nghien culi thu dugc trong mudi nam ve SDNDC Nhung ling dung trien khai ddi vdi vat lieu SDNDC trong mgi linh vuc cung dugc cdng bd Tai My, ngay tir nam 1989 hang EPRI

da tap trung nghien ciiu day cap SDNDC Nam 1992, hang Pirelli diing day cap SDNDC de thiet ke' chi tiet mot may bien ap 115 kV/400 MVA [13] Trong khi dd d Nhat ban, cap SDNDC dung trong may bien ap vdi cdng suit

275 kV/600 MVA va 66 kV/1000 MVA da dugc nghien cuu che tao [13] Tai chau Au, cac he day cap SDNDC bit diu dugc trien khai nghien ciiu tir nam

1990 -1992 cho ca hai trudng hgp ngudn cao the' tir 1-3 GVA va ngudn trung binh 500 MVA [13] Tai hoi nghi nay, day cap SDNDC cd do dai hang tram met da dugc trung bay va chao hang cung cap

Mot loai vat lieu SDNDC mdi tim thay cung da dugc cdng bd, dd la vat lieu sieu din Sr2YRui,^Cu^0y, do D C Ling va ddng nghiep da phat hien [49] Bang phep do dien trd va phep do tii cho thay nhiet do chuyen pha sieu din

Tc cua loai vat lieu nay nam trong khoang tii 30 K - 85 K tuy theo ndng dd Cu

va dieu kien che' tao

Diu nam 2001, nhdm nghien ciiu cua giao su J Akimitsu (Nhat Ban) da cdng bd tren tap chi Nature 410 chd tao thanh cdng sieu din MgB2 vdi nhiet

dd chuyen pha T^ = 39 K Ngay sau phat minh nay, vat lieu MgB2 dugc tap trung nghien cihi manh me tren toan the' gidi Cac dang vat lieu dugc che tao nhu mang mdng, day da va dang dugc dua vao ling dung trong ky thuat

Cac vat Ueu SDNDC dien hinh dugc phat hien trong hon mudi nam qua dugc tiinh bay d bang 1.1

Bang 1.1 Cdc vdt lieu SDNDC dien hinh duac phdt hien tit nam 1986 den nay

Loai vat lieu

69 115-125 20-30

24 20-30 90-164

23 13-17 30-85

ca cac vat lieu SDNDC da dugc tim ra Nhu vay mot md hinh ly thuyet hoan chinh de giai thfch trgn ven co che' hinh thanh SDNDC cho tit ca cac vat lieu, de'n nay vin cdn la manh dit chua cd ngudi sd huu

1,2 Mot so tinh chat cabdn cua vdt lieu SDNDC

, Nhin chung cac vat lieu SDNDC dang gdm thudng cd ciu tnic tinh the

la ciu tnic Idp (loai perovskite) vdi cau hinh ba chieu gdm cac mat phang CUO2 va cac chudi Cu-0 Ngoai ra cac vat lieu SDNDC cdn cd mdt sd dac tfnh

CO ban ndi bat nhu sau:

1.2.1 Vdt lieu SDNDC a trans thdi thu&n2

O trang thai thudng hau nhu tat ca cac hgp chat gdm sieu dSn thudng la chit dien mdi hoac din dien kem Do dien trd ciia miu theo true c va mat phang ab cd gia tri khac nhau Khi pha tap cac nguyen tu hoac thay the' cac nguyen tu vao trong hgp chit, cac dien tu dich chuyen trong cac mat phang CuOo tao thanh co che' din dien Vat lieu dugc lam lanh xudng dudi nhiet do chuyen pha, hgp chat trd thanh sieu din Tfnh chat va trang thai sieu din cua cac hgp chit phu thugc vao nhieu yeu td nhu: qui trinh cdng nghe che tao, dieu kien xir ly nhiet (nhiet dd thieu ke't, nhiet do ii) va mdi trudng che tao miu Ve mat vi md, tfnh chit sieu din cua cac hgp chit cdn phu thugc he vat lieu, phu thudc vao thanh phin hgp thiic hoa hgc, ndng dd hat tai, tinh chat di hudng cua vat lieu

1.2.2 Vdt lieu SDNDC a trans thdi sieu ddn

Cho tdi nay cac ket qua thuc nghiem thu dugc da khang dinh rang cac hgp chit SDNDC deu cd cac tinh chit co ban nhu cac hgp chit sieu din nhiet

do thip (SDNDT) nhu: tdn tai hieu ling Meissner, cd cac tir trudng tdi ban H,i

va Hc2' ddng tdi ban J^ Ngoai cac tinh chit co ban tren cac chit SDNDC cdn

cd mot sd tinh chit dac trung rieng

1.22.1 Nhiet do chuyen pha sieu ddn (T^) cao

Nhiet do chuyen pha sieu din T^ cua vat lieu cang cao thi k h i nang ling dung thuc te cang Idn Trong sd cac hgp chat SDNDC da dugc phat hien trong ban mudi nam qua, cac he vat lieu nhu: RE - 123, Bi-2212, Bi-2223, Hg -1223 deu cd nhiet do chuyen pha sieu din T^ cao, tren diem soi cua ni to long Viec dua cac vat lieu SDNDC vao ling dung thuc te la het siic can thiet Theo cac tac gia [47] thi khi nhiet do chuyen pha sieu dSn T^ cao cd nhieu loai kich thich nhu la phonon, exiton va cac kfch thfch khac tdn tai d dai nhiet do nay

Su cd mat cac loai kfch thfch nay cd the lam anh hudng tdi nhieu tfnh chat ciia vat lieu SDNDC nhu la T^ mat do ddng tdi han J^ Do nhiet do chuyen pha

Tc la ty phan cd the thay rd dugc cua nhiet do Debye trong hgp chit SDNDC, nen khi do dd din nhiet ciia YBa2Cu307.§ theo nhiet do, cac tac gia [96] nhan thiy ring tai T^ cd nhi^u phonon tham gia ddng gdp vao do din nhiet nhieu ban cac dien tir Khi nhiet do ha xudng ben dudi T^,, nang lugng lien ket cua cac dien tu* mdi cap Cooper, 2A, tang len Dieu nay khdng the xay ra vdi cac phonon cd nang lugng thip ban nang lugng lien ket de pha vd cap Nhu vay quang dudng tu do trung binh cua phonon tang len khi nhiet do giam va lam cho do din nhiet tang len Ne'u tiep tuc ha nhiet dd xudng thip niia, sd phonon

cd mat la khdng dang ke do dd do din nhiet lai tiep tuc giim theo nhiet dd Hien tugng do din nhiet giam khi nhiet do giam d dudi T, d vat lieu SDNDT chi quan sat dugc d mdt vai vat lieu vi khi nhiet dd chuyen pha sieu din thap,

sd phonon d nhiet dd thap nay khdng dii de xac dinh dd din nhiet

1.2.2.2 Do ddi ket hap nsdn

Dd dai ket hgp ngin quan sat dugc trong vat lieu SDNDC da din tdi mdt vai tinh chit di thudng Chang ban do dai ket hgp Ginzburg - Landau ^^^ chjjih la thdng sd truyen nhieu loan, mdt trong nhiing dai lugng quan trgng

ciia thdng sd trat tu sieu din (mat do cap dien tu sieu din) Trong vat lieu SDNDC, do dai thdng sd ^^L (T) d nhiet do T « T„ nim trong khoang 0.5 -

30 A va phu thugc vao hudng tinh the hgc ciia xung lugng dien tii Dieu nay

da dugc chiing minh tir cac sd lieu thuc nghiem Khi nhiet do tang ve phfa T^, thdng sd ^GL se tang len Tai nhiet do gin T^, sU phu thugc ciia dd dai ket hgp

^GL(T) dugc tfnh theo cdng thiic:

^GL(T) = ^GL(O) / (1-T/TJ 1/2

Trong vat lieu SDNDC, thdng sd do dai ket hgp ^GL (T) ngin ban rit nhieu so vdi do thim sau dien tir, vi vay chiing ciing la sieu din loai 2 [90] Do vay khi vat lieu SDNDC dugc dat trong tir trudng dii Idn se hinh thanh cac xoay lugng tii tir (Fluxoids) va vat lieu SDNDC trd thanh trang thai thudng d tir trudng

Idn hon tir trudng tdi ban tren

H^j-Mdt anh hudng khac cua dd dai ket hgp ngan la neu miu dugc giii d nhiet do ngay tren nhiet do T^ thi cac viing nhd, kfch thudc cd ^GLC"^) do dao ddng trd thanh trang thai sieu din Nguge lai, miu dugc giii d nhiet do ngay ben dudi T^ cQng cd cac vung nhd tdn tai do dao dgng trd thanh trang thai thudng Cac dao ddng dugc tao ra gidng nhu dao ddng gay ra bdi sd ft cac dien tir trong mdi vung Cac hieu ling nay cd the thiy dugc qua cac phep do nhiet dung, do din nhiet va he sd tir hoa

Hieu ling khac niia cua do dai ket hgp ^GL ngan trong vat lieu SDNDC

hiiu hien tii sd lieu thuc nghiem dugc xac dinh d Idp mdng nim mat ngoai cua

miu Nhieu tac gia da quan sat thiy thanh phan boa hgc va cau tnic tinh the cua cac Idp mdng mat ngoai nay la khac vdi ben trong miu Dieu nay gay khd khan trong viec quan sat cac hieu ling quang hgc, hieu ling dudng h i m trong cac miu khdi Viec do dai ket hgp ngan cung lam giam su tao cap trong chit

sieu din d cac phin khac nhau cua vat lieu cd ciing miic nguyen tir va vi vay

cd the din de'n su thang giang cua cac hieu ung vat ly khi pha tap nguyen tii

1.2.2.3 Di hu&ns l&n

Di hudng Idn tdn tai trong vat lieu SDNDC cd lien quan mat thiet den

k h i nang ling dung ciia vat lieu Theo ly thuyet sieu dan, di hudng cao la d trang thai co ban bdi vi cac vat lieu SDNDT hiu nhu la dang hudng [3], loai trir mdt sd vat lieu sau:

a) Cac mang mdng cd ciu tnic Idp [43]

b) Hgp chat cd kfch thudc mdt chieu nhu Tl2Mo6Se6 [15,54]

C) Hgp chit cd cau true Idp khac nhu: AS2, ASe2, ASSe vdi A la cac cation va cac hgp chat graphite bi xen ke [18]

Hieu ling di hudng trong vat lieu SDNDT da dugc nghien ciiu ty mi trong cdng trinh [18] Vai trd di hudng cua khdi lugng hieu dung dien tir da dugc nghien ciiu ky [27,87] nhung vai trd cua di hudng ciia mot sd loai khac nhu tan xa dien tir vSn cdn chua dugc hieu biet mdt each diy du

Trong cac vat lieu SDNDC, hgp chat SDNDC dua tren ca sd Bi cd di hudng Idn ban so vdi cac hgp chit SDNDC chiia La, Y [51] va trong cac hgp chit SDNDC, hgp chit sieu din chiia Tl la cd di hudng Idn nhat

Nhu vay, di hudng Idn la mdt dac tfnh vat ly noi bat ciia vat lieu SDNDC Viec vat lieu SDNDC cd di hudng cau tnic, cac hat cua chiing cd the dinh hudng de cho mat do ddng tdi ban cao Day chfnh la chia khoa md ra kha nang ap dung trong thuc tien Chang ban, khi khao sat di hudng ddng tdi ban

J, cua day sieu din Bi-2223-Ag trong tii trudng len tdi 25 Tesla d 4,2 K, gia tri cua ddng tdi ban J, d 23 Tesla (4,2 K) la 8,9.10' A/cm^ khi tir trudng dat song song va la 6,6 lO'* A/cm^ khi tir trudng dat vudng gdc Ty sd thira sd di hudng cua ddng tdi han theo hai phuong J, (H 1 ) / J^ (H //) la 0,74 [77]

1.3 So sanh siua vdt lieu sieu ddn nhiet dd thap vd SDNDC

Cac vat heu SDNDC cd nhiet dd chuyen pha sieu din T^ cao ban 77 K, ' diing ni to long la chit lam lanh rit thuan tien cho nghien ciiu va ling dung trong khoa hgc ky thuat Cdn vdi vat lieu sieu dSn nhiet do thip, mdi trudng lam lanh la He Ii long - mot chit lam lanh hoa long khd khan, thao tac phiic tap va gia thanh cao Cac vat lieu SDNDC cd di hudng Idn, do dai ket hgp ngin va nd la sieu din loai 2 Ngoai ra trong vat lieu SDNDC cdn tdn tai cac xoay lugng tir tir khi dat trong tir trudng dii Idn Vi vay, vat lieu SDNDC tuy mdi dugc phat hien song nd da trd thanh vat lieu cd nhieu hiia hen thiic day cac nha khoa hgc tim each dua vao ling dung trong ky thuat

Ket luan chitons 1

Su phat minh ra vat lieu SDNDC la mdt trong nhiing thanh tuu to Idn trong linh vuc khoa hgc vat lieu ciia nganh vat ly the gidi Trai qua ban mudi nam kham pha va phat trien, sd lugng vat lieu SDNDC dugc tim ra ngay cang nhieu Mac du cho de'n nay ly thuye't giai thfch co che' hinh thanh SDNDC vin cdn la cau bdi chua cd Idi giai song cac ting dung cua nd trong thuc tien lai vd ciing Idn lao Tir vat lieu sieu din nhiet do thip, mdi trudng lam lanh la heli long den vat lieu SDNDC vdi mdi trudng lam lanh la ni to long la mdt budc tidn vugt bac ciia nganh vat ly

Vdi uu the nhiet do chuyen pha sieu dSn T^ cao hon nhiet dd sdi cua ni to long va cd di hudng Idn, mdt sd chit SDNDC da trd thanh vat lieu khdng the thidu dugc trong mdt sd thie't bi ky thuat cao Hien nay cac vat lieu SDNDC nhu Y - 123, Bi - 2212, Bi - 2223 dugc sir dung trong ky thuat va cdng nghiep ngay cang nhi^u Mot sd thiet bi sir dung vat lieu SDNDC dien hinh nhu la: May phat dien cdng suit Idn nhd cd cac cudn day SDNDC thay cho day ddng thdng thudng trudc day

Giao thoa ke lugng tir sieu din SQUID, day la dung cu cd do nhay rit cao dung de xac dinh chinh xac tir trudng nhd

Trong ITnh vuc cdng nghe thdng tin, sir dung thanh tuu ciia vat lieu sieu din nhiet dd cao de che' tao mdt sd bd phan nhu bg Igc, chip da lam tang kha nang truyen tdc do tin hieu trong may tinh len tdi hang nghin Ian va kfch thudc thiet bi trd nen ggn nhe

Day cap tai dien dung vat lieu SDNDC, tuy chua dugc sir dung rgng rai nhung nd da dugc mot sd cdng ty chao hang va thir nghiem vdi do dai cd hang

km va su ton bao trong qua trinh tai dien hiu nhu bing khdng

I'i^U/J^^

CHUONG 2 CAC TINH CHAT CUA VAT LIEU

Thang 5 nam 1987, Michel va đng nghiep da phat hien ra hgp chat gdm gdm cac thanh phan Bi-Sr-Cu-0 cd nhiet do chuyen pha sieu din T^ trong khoang 7- 22 K Do nhiet do chuyen pha thap so vdi he Y-123 nen he vat Ueu nay chua dugc quan tam nghien ciiu nhieụ Diu nam 1988, khi them Ca vao hgp chit Bi-Sr-Cu-0, Meada va đng nghiep [50] phat hien vat lieu tren trd thanh sieu din vdi nhiet do chuyen pha cao ban han he Y-123 Nhieu cdng trinh nghien ciiu da khang dinh hgp chat SDNDC chiia Bi cd cdng thiic hoa hgc tong quit la Bi2Sr2CậiCUn 02n+4^.5 tuong ting vdi n = 1, 2 va 3, tdn tai ba pha sieu din on dinh; đ la cac pha Bi -2201; Bi-2212 va Bi-2223 vdi nhiet đ chuyen pha sieu din tuong ling la 17 - 22 K, 80 - 90 K va 110 -120 K

2.1 Cau true tinh the vd su on dinh cau true cua vdt lieu SDNDC chita bismuth

2.1.1 Cau true tinh the

Bing cac nghien ciiu thuc nghiem diing nhilu xa dien hi (EDM), nhieu cdng trinh da chi ra ring hgp chat gdm sieu din Bi2Sr2Ca„.lCu2n02n.^44^ tdn tai

ba phạ Pha vdi n = 1, trong cau tnic tinh the chi chiia mot Idp CUO2 vdi nhiet

đ chuyen pha sieu din T^ nam khoang 17 - 22 K Pha thir hai, n = 2 chiia hai Idp CUO2 trong ciu true tinh the va cd nhiet do chuyen pha cd 85 K Pha thii

ba, n = 3, cd ba Idp CUO2 vdi nhiet đ chuyen pha sieu din nam trong khoang 110-120 K Cac tie gii cho riag cac Idp CUO2 đng vai trd het siic quan trgng trong viec tao thanh sieu din ciia cac hgp chit SDNDC

Dua tren cac ket qua thuc nghiem J K Liang va ddng nghiep da xay dung md hinh cau tnic tinh the ly tudng cho pha n = 2 (Bi -2212), nham giii

• thfch cac tfnh chat cua loai vat lieu nay; vdi d mang co sd la d tii giac

(tetragonal) thugc nhdm khdng gian D\l -M/mmm Theo md hinh nay ciu

tnic cua mdt d co sd chiia 4 cation Bi; 4 cation Sr; 2 cation Ca; 4 cation Cu va

16 anion dxy Cac nguyen tir

dxy lien ke't vdi cac nguyen tir

Bi, Sr, Ca va Cu theo toa dd

cac da dien Tir anh nhieu xa

natron P Bordet va ddng

nghiep [14] da xay dung md

hinh ciu tnic tinh the ly tudng

cho pha n = 2 Theo cac tac

gia nay ciu tnic tinh the ciia

Bi2Sr2CaCu208 dugc hinh

thanh tir cac Idp perovskite

thie'u dxy [Sr^CaCu^O^]^ dan

xen giiia cac Idp [BijO^^^]^,

Theo cac tic gia [17], md hinh

B i : O S r : ® C a : 0 Cu;o 0:'>

Hinh 2.1 Cau trite tinh the cua Bi-2212 [17]

cua hgp chit Bi2Sr2CaCu208+5 ciing dugc hinh thanh tir cac Idp perovskite

thie'u dxy [Sr-^CaCu^Of,]^ dan xen giiia cac Idp [5?2^2+<5]co ^^^ " ^ " hai Idp [CwOj vdi cac hinh chdp chung dinh Cau tnic tinh ihi ciia hgp chit sieu din

Bi -2212 dugc trinh bay tren hinh 2.1

He hgp chit chiia bismuth cd ciu tnic tinh the theo Idp xen ke giua cac Idp perovskite va cac Idp (BiO)2 Su ndi tiep cua cac Idp trong hgp chit

Bi - 2212 cd ihi dugc viet nhu sau:

BiO - BiO - SrO - CUO2 - Ca - CUO2 - SrO - BiO - BiO

vdi cac thdng sd mang a = b = 5,40 A va c = 30,82 A Ngoai ra mdt sd tac gia khac Cling da xay dung md hinh cau tnic tinh the cho he hgp chit nay Nhin chung tit ca deu thdng nhit la hgp chit cd cau tnic tinh the theo Idp xen ke nhau, d mang co sd la tetragonal, chiia cac mat CUO2 hai chieu Dd la cac phin tir quan trgng trong cau tnic ciia hgp chat SDNDC cung vdi be chiia dien tfch Bi202+5 [75,76] cung cap hat tai cho sieu dan,

2.1.2 Suon dinh cau true

Su 6n dinh ciu tnic trong he hgp chit SDNDC chiia bismuth phu thudc nhieu vao qua trinh che' tao, hinh thanh va dn dinh pha Ddi vdi cac pha khac nhau (n = 1, 2, 3) su dn dinh cau tnic ciia chiing ciing phu thudc vao nhirng ye'u td mang tfnh dac thu rieng Nhung yeu td cd the dugc xem la chung nhat anh hudng tdi co che' dn dinh cau trtic ciia cac hgp chit SDNDC chiia bismuth la: su bit ddi xiing d mang giiia Idp [BiO]2 va Idp perovskite Su thay ddi do dai lien ke't trong cac khdi [BiO]2 la do cd mat cua cac nguyen tir dxy ngoai hoac cac cation thay the Cau tnic tinh the ciia hgp chat sieu din Bi2Sr2CaCu208 (Bi -2212) khdng 6n dinh khi hgp thiic dxy 5 = 0 va khdng cd

su pha tap Pb Theo cac tie gia [52], mdt lugng nhd dxy them vao b^^^ = 0,08

da lam cho ciu tnic ciia hgp chit on dinh hoac mdt lugng Pb^"*" thay the' cho Bi (^min ^ 0,32-0,33) da tang su 6n dinh cua he hgp chat nay Ddi vdi pha n = 3 (Bi -2223), viec thay the' Pb cho Bi anh hudng dang ke den qua trinh boat hoa trong viec hinh thanh pha Trong thuc td hgp chat Bi-2223 don pha la rit khd

cd the chd tao dugc neu khdng cd su thay the cation nhu Pb Vdi pha Bi-2212, ciu tnic don pha cd thi hinh thanh dugc khi dung che dd xir ly nhiet thieu ke't

va u thfch hgp song qua trinh hinh thanh cac tfnh chat sieu din lai xiy ra cd ve nhu cham di

Viec thay the Pb cho Bi dac biet cd Igi cho qua trinh hinh thanh pha

n = 3 Co che' cua hieu ling pha tap nay vin chua dugc giai thfch rd rang Khi

nghien ciiu va phan tfch mdt sd hgp chat SDNDC cd cau tnic Idp perovskite,

Mawdsley va dong nghiep [52] da chi ra ring: sir dn dinh ciu tnic tinh thi ciia

hgp chat la do dn dinh nhiet dgng luc hgc quyet dinh va nd dugc chi phdi bdi

hai thiia sd rieng biet Do la:

• Su dn dinh ciia cac ion Cu^"^ trong mat phang CUO2

• Su dn dinh ciia ling suit ngi tai tren cac mat phang CUO2

Theo ke't qua nay, do dn dinh cau tnic ciia hgp chit Bi -2212 khi cd pha tap

Pb va khdng pha tap Pb la do su dn dinh cua cac ion Cu^"^ trong mat phang CUO2 Su dn dinh ciu tnic cua hgp chit Bi -2201 khi pha tap Pb la do dn dinh ling suit ngi tai tren cac mat phang CUO2

2 2 Qua trinh hinh thdnh pha trans hap chat SDNDC chica bismuth

Trong he hgp chat SDNDC chiia bismuth, ba pha sieu din da dugc khang dinh nhung co che va ban chit cua cac qua trinh hinh thanh cac pha vin chua dugc sang td Trong cac cdng trinh [74, 88] khi nghien ciiu mdi quan he giiia dieu kien phin ling va su hinh thanh cac pha ciia hgp chit Bi da cho thay: qua trinh tong hgp cac hgp chat gdm SDNDC thuc chat la qua trinh phan ling ran cua cac chit vd co d nhiet do cao Dua vao qua trinh dgng luc hgc boa hgc

de nghien ciiu su hinh thanh pha, cac tie gia [25] da cho thay:

• Su hinh thanh cac pha trong hgp chat sieu din BSCCO lien quan rit mat thie't vdi nhau

• Trong hgp chit SDNDC chira Bi, cac pha Bi-2201 va Bi-2212 sach cd the

thu dugc de dang hon pha Bi-2223 Qua anh nhieu xa tia X cd the xac dinh

dugc ty phin cua hai pha Bi-2201 va Bi-2212 theo cac phuong trinh sau:

Q 2 2 1 2 '

Ae2212

vdi: Q la ty phan ciia pha

Y^A, la tong cua tat ca cac pha cd tren gian dd nhilu xa tia X

Ddi vdi pha Bi-2223 ludn chiia mdt phin nhd pha Bi-2212 va mot lugng nhd cac pha phu khac Theo ly thuyet nhieu xa tia X, trudng hgp pha Bi-2223, ty phan pha Bi-2223 trong miu cd the dugc xac dinh theo phuong trinh sau:

Vdi Afi, la dien tich dinh (002) cua pha Bi-2223 va A^^, la dien tfch dinh

(002) ciia pha Bi- 2212 trong bieu dd nhiSu xa tia X Tif cac phuong trinh tren nhan thiy rang ty phin cac pha sieu din dugc hinh thanh phu thudc vao rat nhieu yeu td nhu nhiet do thieu ket, nhiet do ii, thdi gian, mdi trudng tao miu

2.2.1 Qua trinh hinh thdnh pha Bi-2201

Theo cac tac gia [25], ty phin pha (Q22oi%) Bi-2201 la

rit khac nhau khi miu dugc che'

tao va xir ly theo cac che do

khac nhau Bang 2.1 cho thay

su hinh thanh pha Bi-2201 nhay

vdi nhiet dd ban la khac nhau

ve thdi gian Dieu dd chiing td

su thang giang ve ty phin pha

so vdi thdi gian thieu ket la nhd

khdng dang ke Islhan thiy ring

khi nhiet dd thieu ket tang len,

790 t x

Hinh 2,2 Suphu thugc cua ty phdn pha Bi-2201 vdo nhiet do thieu ket [25]

ty phan pha sieu din cua mSu cung tang len; nhung khi den nhiet do cao (tir

740 - 800 °C) thi ty phan pha sieu din trong mSu lai giam Su phu thudc ciia ty phin pha Q22oi% ^io ^i?^ do thieu ket dugc trinh bay tren hinh 2 2

Tir thuc nghiem cd the thay rang, nhiet do thieu ke't tdi uu tao miu sieu din Bi-2201 la 720*^0 Cac phan ling tao pha Bi-2201 dugc hinh thanh va can bang khi miu dugc thieu ket trong viing nhiet do tir 680''C-800°C vdi thdi gian

ft nhat la 1 gid Dieu dd chiing td tdc do phan ling xay ra rit nhanh, tuong tu nhu phan ling xay ra giiia cac chat vd co trong pha long hoac pha khf Nhu vay, cd th^ thay ring phan ling tao thanh pha Bi-2201 khdng tuan theo co che' cua phan ling ran hoac md hinh sinh mam (nucleation) Theo ly thuyet ddng luc hgc hoa hgc, su bie'n thien cua nhiet dd phan ling chi cd the lam bien ddi nang lugng boat hoa Do vay cd the thiy ty phan pha Bi-2201 la ham ciia nhiet

do thieu ke't va qua trinh hinh thanh pha sieu din Bi-2201 cd the dugc kidm tra bang viec thay ddi nang lugng hgat hoa

Bang 2.1 Tv phdn pha Bi-2201 theo thdi gian thieu ket khdc nhau vd gid tri trung binh cua tv phdn pha [25]

2h 93.00 94.74 97.87 94.59 93.67 90.27 89.10

4h 93.50 96.19 96.47 94.87 94.13 90.06 88.88

8h 91.12 94.86 97.12 96.00 94.45 91.23 87.60

24 h 94.02 95.63 96.45 95.28 94.50 88.73 88.10

48 h 93.80 94.09 97.48 95.50 94.50 87.27 86.70

2 2 2 0 1 %

93.60 95.17 96.86 95.28 94.42 89.71 88.10

Theo ly giai tren thi qua trinh tao pha Bi-2201 hgp chit SrC03 bi phan

ly thanh SrO vdi chit xiic tac la CuO Phan ling phan ly nay la phan ling toa nhiet; viing nhiet do cao nam trong mien xiic tac se bi kfch boat hoa Trong mien nay hgp chit Sr2Cu03 cd the dugc tao thanh mdt each de dang Do Sr2Cu03 la mot mudi co ban nen nd cd the phan ling nhanh vdi Bi203 de tao thanh Bi2Sr2Cu06 (Bi-2201)

Qua trinh phan ling tao pha Bi-2201 cd the dugc bieu diln theo cac phuong trinh sau:

2SrC03 -^^^^-> 2Sr0 + 2C02t

2SrO + CuO -^ Sr2Cu03

Sr2Cu03 +Bi203 -^ Bi2Sr2Cu06

2.2.2 Qua trinh hinh thdnh pha Bi-2212

Qua trinh hinh thanh pha sieu din Bi-2212, ty phin pha (Q22i2%) khdng nhiing phu thudc vao nhiet do thieu ket ma cdn phu thudc ca vao thdi gian thieu ket Ngoai ra ty phin pha sieu dan cdn phu thudc vao tdc do va thdi gian phin ling Bang thuc nghiem cho thay vat lieu khdi ciia pha Bi-2212 sach chi

cd the thu dugc khi nhiet do thieu ke't cao ban 8 lO^^C

Danh gia ty phin pha sieu din Q2212 theo thdi gian thieu ke't, cac tie gia [37] nhan thay mdi lien he giiia chiing la tuye'n tfnh Nang lugng kfch boat

trong qua trinh hinh thanh pha Bi -2212 la E3 « 232 kJmol -\

Cac vat lieu ban diu dung che' tao pha Bi-2212, khi xir ly nhiet thi chu ye'u hinh thanh pha Bi-2201 Luc nay pha Bi-2212 chi chiem mdt phin rat nhd cdn lai la cac hdn hgp nhu Ca2Cu03; CaCu203; CaO va CuO Dugc thieu ket d vimg nhiet do tir 845 - 875°C vdi thdi gian thfch hgp thi pha Bi-2212 tang mdt each dang kl cdn pha Bi-2201 giam xudng Khi dd ty phin pha 2212 (Q22i2%) dat gia tri Idn nhit la 90% Neu miu dugc thieu kdt d 860^C trong thdi gian 60

100

a (a) t

gid, pha sieu din Bi-2223 se xuit hien Qua phan tfch nhieu xa tia X, cac tac

gia [25] nhan thiy rang miu cd thanh phin Bi-2212 thieu ket d 780°C trong

khoang thdi gian tir 1- 28 gid, ty phin pha (2201 + 2212) la cd 90%, cdn lai la

cac hdn hgp khac (10%) Dieu nay chiing td cac hgp chit cacbdnat hiu nhu

dugc phan huy hoan toan trong thdi gian naỵ Cac phan ling tiép theo se xay ra

giiia pha Bi-2201 va hdn hgp cdn

lai de tao thanh pha Bĩ2212 ^^n T -r^ioo

Cdn vdi miu thieu két trong

khoang nhiet do tuf

820T-840°C, ty phin pha Bi-2212 se

dat tdi 98,4% Dieu nay cho thiy

miu hiu nhu don phạ Nhu vay,

khi nhiet đ thieu ket cua miu

bien thien tir 780°C tdi 840"C,

tuong tac giiia pha Bi-2201 va

cac hgp chat cdn lai dugc dieu

khien bdi nhiet đ thieu ket va z_r^ ; o ^^r' / ^ ; n ^^i^ i i

-Hinh 2.3 Ty phan pha Bi-2212 phu thugc thdi gian thieu ket Qiia trinh ^do thdi gian thieu ket d: a: 800"" C,

.u^ Ấ u- ụu^ u u Ty- ooio b- 520"C, c: 840'C, d: 875'C vd e: ty

thuc day hmh thanh pha Bi-2212 , ^ o- oon? -^' ; -^ ^ o-r^n^r^r

•^ ^ phan Bi-2201xudt hien a875°C[25]

chu yeu la do nang lugng kfch

boat hoạ Ty phin pha Bi-2212 phu thudc thdi gian thieu ket d cac nhiet do

khac nhau dugc trinh bay tren hinh 2.3

So sanh két qua cua qua trinh ché tao miu tir dxyt va ttt cabdnat, cd the

thay rang thanh phin vat lieu ban diu va qua trinh che tao anh hudng true tiep

den qua trinh hinh thanh pha sieu din Dac trung chung cho qua trinh hinh

thanh pha Bi-2212 la su tang len cua pha Bi-2212 kem theo ciing vdi su giam

cua pha Bi-2201 va cac hdn hgp khac Do vay, cd the cho ring pha Bi-2212

dugc hinh thanh bang su kdt hgp cua cac phan ling sau:

20 40 ThMgianfli)

3Bi2Sr2Cu06 + CaCu203 + Ca2Cu03 -^ 3Bi2Sr2CaCu208

Bi2Sr2Cu06 4- Ca2Cu03 -> Bi2Sr2CaCu208 + CaO

Bi2Sr2Cu06 + CaCu203 -> Bi2Sr2CaCu208 + CuO

Bi2Sr2Cu06 + CaO + CuO -> Bi2Sr2CaCu208

Day la cac phan ling cd xac suit Idn nhat trong qua trinh hinh thanh pha

sieu dan Bi-2212

2.2.3 Qua trinh hinh thdnh pha Bi-2223

Nhu da de cap d tren va cac tac gia trong cdng trinh [25] da cho thiy

viec hinh thanh pha sieu din Bi-2223 khdng thay the' Pb cho Bi la he't siic khd

khan Dieu dd cd nghia nang lugng kfch boat E^ trong qua trinh hinh thanh

pha sieu din la rit Idn Khao sat mdi lien he giiia ty phan pha Bi-2223 va thdi

gian phan ling, cac tac gia [25] da dua ra phuong trinh dgng hgc qua trinh

hinh thanh cua pha Bi-2223 la:

1-(1-Q2223)^'' = kt (2.4) vdi k va t la hing sd dac trung cho tdc do phan ling va thdi gian phan ling

Nang lugng kfch boat E^ dugc danh gia vao cd 485,1 kJ mol ^ Qua ket qua

phan tfch nhieu xa tia X, cac tac gia [25] thay cd khoang 40% pha Bi-2212 va

mdt lugng cac hgp chit nhu CaCu02, CaCu203, CuO, CaO va pha 2234

Cd the cho ring cac phan ling tao pha Bi-2223 thudc md hinh "co bien

hat mim" Viec hinh thanh pha 2234 la bet siic khd khan nen cd the xem pha

sieu din Bi-2223 dugc hinh thanh qua cac phuong trinh phan ling sau:

Bi2Sr2CaCu208 + CaCu02 -> Bi2Sr2Ca2Cu30io (A)

Bi2Sr2CaCu208 + CaCu203 -^ Bi2Sr2Ca2Cu30,o + CuO (B)

Bi2Sr2CaCu20g + CaO + CuO -> Bi2Sr2Ca2Cu30io (C)

•45 90 135 180 225

Thdi giau (h)

Bang ket qua thuc nghiem, cac tac gia [25] cho thay rang neu miu dugc chu^n

bi theo so đ phuong trinh phan ling A va B thi ty phan pha Bi-2223 cung chi dat dudi 36%, tham chi

mau dugc thieu ket d

870-880°C trong thdi gian 320

gid Cdn néu chuan bi ché

tao miu theo so đ phuong

trinh phan ling C, ty phin

pha sieu din Bi-2223 cd

the dat tdi 83% Ty phan

pha Bi-2223 phu thudc vao

thdi gian thieu két d cac

nhiet do khac nhau dugc

trinh bay tren hinh 2 4 Tir

thuc nghiem cac tac gia ^^^^ 2.4 Ty phan pha Bi-2223 phu thugc thdi [25] da dua ra phuong trinh gian thieu ket a cdc nhiet do khdc nhau,

, a: 870PC, b:880'C, c: 845'C, d: 855'C e: ty đng hgc tuong ung xac ^^^^ ^^^ ^.^^^^^ hinh thdnh trong Bi-2223 d dinh ty phin pha Bi-2223 855^C [25]

tai cac nhiet do thieu két khac nhau va tfnh dugc gia tri nang lugng kfch boat Ễ 440.6 kJmô^

Theo cac tac gia [67,68,71,86], khi mdt lugng PbO thfch hgp thay the cho Bi203 se thiic day nhanh viec hinh thanh pha Bi-2223, mac dii co ché ciia hieu ling nay vin chua dugc giai thfch sang td Chang ban vdi miu Biị6oPbọ4oSr2Ca2Cu30io dugc thieu ket d 845°C va 855°C, gia tri nang lugng

kfch boat la £f^^ =390.69kJmo!~\ So sanh vdi miu khdng thay the Pb cho Bi,

nhan thiy ring tdc do phan ling cua miu cd Pb la nhanh ban miu khdng cd Pb

va nang lugng kich boat cho qua trinh hinh thanh pha la nhd ban 50 kJ mol '\

Dieu đ chiing td PbO thuc su thiic diy viec hinh thanh pha Bi-2223 Khi thay

the PbO cho Bi203, trong qua trinh xir ly nhiet cung nhu thieu ket da lam xuat

hien mot lugng nhd Ca2Pb04 Theo cac tac gia [38] thi lugng Ca2Pb04 ddng

vai trd nhu mdt chit xiic tac trong qua trinh hinh thanh pha Bi-2223 Tir thuc

nghiem nhan thiy rang, Pb khdng nhiing chi thiic day qua trinh hinh thanh pha

sieu din cao Bi-2223 ma cdn thiic diy qua trinh hinh thanh pha ngay ca vdi

pha sieu din Bi-2212

Nhu vay, trong khi che' tao miu sieu din pha Bi-2223, cd tdn tai mot

lugng Idn cua pha Bi-2212 va mdt lugng nhd cac hgp chit khac Cac hgp chit

nay tuong tu nhu trong khi che' tao miu sieu din pha Bi-2212 Khi tang nhiet

dd thieu ke't va keo dai thdi gian thieu ket, pha Bi-2212 va pha la giam xudng

theo ty le tang cua pha Bi-2223 Dieu dd cho thiy pha Bi-2223 dugc hinh

thanh chu ye'u do su tuong tac giiia pha Bi-2212 va cac pha la khac Do dd qua

trinh hinh thanh pha Bi-2223 cd the xem la tdn tai cua cac phan ling song song

dudi day:

Bi2Sr2CaCu208 + CaCu02 -> Bi2Sr2Ca2Cu30io (I)

3Bi2Sr2CaCu208 + 2CaCu203 + CaCu02 -^ 3Bi2Sr2Ca2Cu30io (II)

Bi2Sr2CaCu208+ Bi2Sr2Ca3Cu40i2 -> 2Bi2Sr2Ca2Cu20io (HI)

Bi2Sr2CaCu208 + CaO + CuO -^ Bi2Sr2Ca2Cu30io (IV)

Theo ke't qua thuc nghiem, mdt sd tac gia cho thay cac phan ling (I) va (IV) la

cd xac suit xay ra Idn ban nhi^u so vdi phan ling (II) va (III) Tuy nhien vin

cdn mdt vai phin ilng khac xay ra song song trong qua trinh hinh thanh pha

Bi-2212 va Bi-2223 vdi co che phiic tap

2 2 4 Nhdn xet chuns

Tir cac ket qui thuc nghiem da cho thiy cac vat lieu cacbdnat cua Ca, Sr

va Ba la khd phan buy hoan toan d nhiet dd dudi 1200°C Mac dii vay BaC03 dung che' tao YBCO, ciing nhu SrC03 va CaC03 dung che tao BSCCO phan buy hoan toan d nhiet do 850°C va 800°C trong 14 gid Theo cac tac gia [82,94], dxyt CuO cd the la xiic tac trong qua trinh phan buy cacbdnat Qua trinh hinh thanh cac pha cua vat lieu SDNDC chiia Bi cd the dugc xem la theo cac phan ling dudi day:

Sr2Cu03+Bi203 • Bi2Sr2Cu06 (pha Bi-2201)

Bi2Sr2Cu06 + CaCu02 Bi2Sr2Cu06 ^ Cac phan ling khac ^ Bi2Sr2CaCu208

Bi2Sr2Cu06 + CaO +CuO - ^ ^ (pha Bi-2212}

Bi2Sr2CaCu208 + CaCu02 \^^^^

Bi2Sr2CaCu208 ^ Cac phan iitig khac ^ ~ f Bi2Sr2Ca2Cu30io

^ ^ Bi2Sr2CaCu208 + CaO +CuO (pha Bi-2223)

Nhu vay qua trinh hinh thanh cac pha sieu din trong hgp chat chiia Bi la

su ket hgp cua cac phin ling Tuy cd vai phan ling ket hgp song song trong qua trinh hinh thanh pha sieu din Bi-2212 va Bi-2223, nhung co che hinh thanh pha la rit phiic tap

Qua cdc qud trinh hinh thdnh pha co the thay rang:

• Qua trinh hinh thanh pha sieu din trong hgp chat chiia Bi cd ba loai md hinh chinh, dd la:

Md hinh: "Ldn dan cua tinh the mSm" (Nucleation and crystal growth model)

Md hinh: "Pohme boa cac vi tinh th^ bing phan ling lien tiep" (Micro-crystal polymerization by consecutive reaction model)

Md hinh: " Co bien hat mim"(Nucloeous boundary shrinking model)

Khi dd phuong trinh ddng hgc cua qua trinh hinh thanh pha SD cd the dugc xem la dua tren phuong trinh co ban [66] sau:

Q.= 1 - exp (ki t") vdi Q la ty phan pha, k, t la hang sd

dac trung cho tdc do va thdi gian phan ufng)

• Pha Bi-2201 chu ye'u dugc hinh thanh nhd phan ling ket hgp giiia Bi203 va Sr2Cu03 do su phan buy ciia cacbdnat

• Pha Bi-2212 dugc hinh thanh chu yeu nhd cac phan ling ke't hgp song song giiia pha Bi-2201 va cac hgp chit Ca2Cu03, CaCu02 va CaCu203

• Pha Bi-2223 cQng dugc hinh thanh tren co sd cua cac phan ling song song giua pha Bi-2212 va cac hgp chat CaCu02, CaO va CuO

• Oxyt PbO cd the lam tang qua trinh hinh thanh pha sieu din cho ca hai pha Bi-2212 va Bi-2223 (dac biet la ddi vdi pha Bi-2223)

• Thiifa sd nguyen ly dieu khien qua trinh hinh thanh pha la nang lugng kfch boat; nang lugng nay la khac nhau ddi vdi cac pha khac nhau va tuy thudc dieu kien phan ling

2.3 Anh hu&ns cua qui trinh cons nshe che tao

Trong hgp chit SDNDC chiia Bi, cac tfnh chit vat ly cua miu phu thugc vao nhieu thdng sd; trong dd dieu kien cdng nghe che tao va mdi trudng xir ly

la nhirng ydu td quan trgng quyet dinh chit lugng miu

2.3.1 Anh huons cua cons nshe che tao

Miu che tao chit lugng la miu cd do don pha cao; mat do, kfch thudc

hat tdi uu v.v se cho cac tfnh chit vat ly tdt Cac tieu cbuin tren phin nhi^u

phu thudc vao qua trinh che' tao miu; phu thudc vao vat lieu dimg che tao nhu

do sach, che do xir ly nhiet, thdi gian nghien, ap suit ep, kfch thudc hat Tieu chuin trudc tien la cac dxyt dung tao miu phai cd do sach cao (3N-4N), thdi gian nghien trgn du de dam bao do ddng nhit Bdi vi chi trong khoang thdi gian dd mdi cd the tao dugc cac hat cd kfch thudc tdi thieu de tao thanh hat sieu din Khi ep miu, ap suit ep dugc chgn thfch hgp du lam tang mat do cua miu va ket khdi Day la cac yeu td anh hudng mang tfnh chit kinh nghiem cd the dieu chinh dugc trong qua trinh che tao miu Ddi vdi cac he hgp chit SDNDC khac nhau chiing cd cac dac trung rieng Vi vay, de miu SDNDC cd chat lugng cao, pha sieu din dn dinh

thi cdng nghe che tao miu nhu thdi

gian nghien trgn, ap suit ep phai

dugc chgn che do tdi uu Cac ye'u td

nhiet dd va thdi gian trong qua trinh

che' tao miu anh hudng de'n cac tfnh

chit vat ly cua hgp chit SDNDC,

bdi vi cac ydu td nay da lam thay

ddi ndng do dxy trong hgp chit,

thang giang boa tri cua Cu, Bi tao

thanh cac trang thai hoa tri hdn hgp

din de'n lam giam ty phin pha sieu

din, lam giim nhiet dd chuyen pha

Tc, hoac lam bie'n ddi ciu tnic tinh

ihi [10]

Theo cac tie gia [37], vdi hgp

chit sieu din Bi-2212, thdi gian ii

- -.u JA'- ^- A AO -V 4- IV Hinh 2.5 Su phu thudc cua nhiet do mau thay ddi tu 4 - 48 gio da lam , ^ , v \ ; , ' ^•

^ chuyen pha T^ vao nhiet do toi mdu thay ddi ty phin pha sieu din Ngay cua he SDNDC chua Bi [40]

ca khi ii trong mdi trudng dxy vdi thdi gian 48 gid, ty phin pha sieu din cung giam mot each dang ke Dieu nay cd the dugc giai thfch la do trong qua trinh

ii dai, pha Bi-2212 phan ling vdi dxy lam cho tfnh sieu din trong mSu bi giam

di Ngoai ra, mSu sau thdi gian u cd the dugc de ngudi theo Id hoac dugc tdi trong khdng khf hay ni to long Qua trinh tdi miu cung anh hudng den cac tfnh chat sieu din cua hgp chat, Anh hudng cua hieu ling tdi miu len nhiet do chuyen pha sieu din, ndng do hat tai, dd cam tir trong hgp chat Bi-2212 da dugc cac tac gia [40] khao sat Su phu thudc ciia nhiet dd chuyen pha sieu din

Tc vao nhiet do tdi miu trong he SDNDC chiia Bi dugc trinh bay tren hinh 2.5

Do hang sd Hall (RH) cua miu Bi-2212 dugc ii 24 gid va tdi tai cac nhiet do T^ = 200, 300, 400, 500, 600 va 700"C trong ni to long, cac tie gii [39] nhan thiy ring: ndng dd hat tai n^ d 290 K nhu la ham ciia T^ Gia tri cua cac tac gii tren la phu hgp vdi ket qua cua [40] Theo [91,102] ddi vdi sieu din dxyt nhiet do chuyen pha T^ dugc quyet dinh chu yeu do ndng do Id trd'ng n^, Cdn trong hgp chat Bi-2212 khdng pha tap miu dugc de ngudi theo

Id, ndng do Id trd'ng du so vdi gia tri hgp thufc Nhu vay ndng dd Id trd'ng trong mat phang CUO2 cd xu hudng giam khi nhiet do tdi mSu tang len

2.3.1 Anh hums cua mdi tru&ns che tao mdu

Nhieu cdng trinh nghien ciiu he vat lieu SDNDC chiia bismuth dugc che tao trong cac mdi trudng khf va ap suit khac nhau da cho thiy tfnh chit vat ly ciia vat lieu phu thudc mdt each rd ret vao mdi trudng Khi nghien ciiu anh hudng cua ndng dd dxy trong Bi-2212, cac tie gia [102] da chi ra ring su thay ddi nhiet do chuyen pha sieu din T^ theo nhiet do tdi miu (T^) khi ii trong mdi trudng ap suit dxy la do bie'n thien cua ndng do dxy trong hgp chit Dieu dd chiing td viec di6u chinh trang thai dxy hda trong miu da lam thay ddi cac tfnh chit lam anh hudng tdi trang thai sieu din cua miu Theo cac tac gia

[45,48], nhiet dd chuyen pha sieu din T^ ciia hgp chit Bi-2212 va Bi-2223 tang hoac giam do su bien thien cua nong do dxy trong miu va do sU thieu hut dxy trong cac mat phang CUO2 tang len Ngoai ra cac tac gia tren cung gia thie't ring ndng do Id trd'ng trong cac mat phang CUO2 lien quan mat thiet vdi lugng dxy trong cac Idp Bi202 Nhu vay cd the khang dinh rang vat lieu SDNDC chiia Bi khi dugc che tao trong cac mdi trudng hoac trong ap suit khac nhau da gay anh hudng tdi chat lugng mSu [85] Chfnh dieu nay cQng lam thay ddi cac dac tfnh sieu din tuy theo dieu kien mdi trudng, miu cd the dat chit lugng tdt hoac khdng tdt

Cd the thiy rang, anh hudng ciia qua trinh qui trinh che tao miu, mdi trudng thieu ke't va ii miu da cd tac dung de'n cac thdng sd cua mSu Cac ye'u

td tren cd the dieu chinh dugc trong qua trinh thuc nghiem Cho nen de cd miu chit lugng cao viec khao sat tim qui trinh che' tao, mdi trudng cho timg loai miu, timg pha sieu dan la het siic can thie't

2 4 Cdc nshien cihi ve su thay the Pb RE vd kim loai 3d

Trong vat lieu SDNDC chiia dxyt Cu, cd mdt sd ldn cac loai nguyen tir khac nhau trong d mang Nhieu cdng trinh da tien hanh nghien ciJu anh hudng ciia thay the' len cac tfnh chit vat ly ciia he Nhd hieu ling thay the cation da lam ndng do hat tai trong hgp chit SDNDC thay ddi Day la mdt trong nhirng thdng tin quan trgng d^ nghien ciiu mdt sd tinh chit cua vat lieu nhu: ciu tnic phd dien tir, trang thai hda tri va dac tinh sieu din v.v Trong vat lieu SDNDC chiia Bi, cd ciu tnic Idp, chi chiia cac mat phang CUO2 - dugc xem la ddng vai trd quan trgng trong vat lieu SDNDC chiia dxyt

Trong he hgp chit SDNDC chiia Bi, cac thay the chu yd'u da dugc tie'n hanh nhu sau:

2.4.1 Nshien cthi thav thePb cho Bi

Hgp chit SDNDC chiia

Bi tdn tai ba pha SD,

song trong qua trinh

hinh thanh va dn dinh

pha la vin de het siic

phiic tap Theo cac tac

gia [11,29,65], chi cSn

mdt lugng Pb^"" thay the

cho Bi'^ cd 0,32-0,33

da lam tang su dn dinh SrO + CaO [mol%]

-*-cua he hgp chit nay Hinh 2.6 Gian do mdi lien he giUa pha Bi-2212

vd Bi-2223, viing dung dich ran A: Bi-2212 ;

Bi-2223, su cd mat Pb " thay the cho Bi^""

cdn thiic diy qua trinh hinh thanh pha va

lam tang ty phin pha 2223 Nghien ciiu

cau tnic va tfnh chit sieu din cua he

Bi2.^Pb,Sr2Ca2Cu30io^ vdi 0 < x < 1, cac

tac gia [29] da dua ra gian dd chi tiet ve

mdi lien he giiia pha Bi-2212 va Bi-2223

trong he BPSCCO dugc trinh bay tren

hinh 2.6 Bing phan tfch EPMA

(Electroii Probe Micro-Analysis), cac tac

gia tren da xac dinh dugc gia tri sd

nguyen tir tren mdt don vi cdng thiic

trong pha Bi-2223 dugc trinh bay tren Hinh 2.7 Sd nguyen tii trong 6

mgng Bi-2223 phu thugc Pb [29]

T — r — T — I — I — I — I — I — I

0 2 0 4 Out a s 10 nipb

hinh 2.7 Ngoai ra, cac tac gii cdn cho biet su thay ddi cua cac hang sd mang, nhiet do chuyen pha sieu din T^ nhu la ham cua ndng do Pb""" thay the De

• danh gia vai trd cua Pb^"" thay the cho Bi^"", khi nghien ciiu qua trinh ket tinh cua hgp chit Bi^ 8Pbo.2Sr2Ca2Cu30y bang hien vi dien tir truyen qua (TEM), cac tie gii [86] nhan thiy ring, d nhiet do thieu ke't T, < 600°C chu yeu thiic day hinh thanh pha Bi-2201 va tdn tai mot lugng CuO, CU2O Trong khoang nhiet

dd tir 600- 800^C, pha 2201 giam xudng va din bien mit, liic nay pha

Bi-2212 va mdt lugng nhd pha Bi-2223 xuit hien Cac tac gii cdn nhan thiy pha khdng sieu din Ca2Pb04 giam xudng khi cac pha sieu din tang len Dieu dd

cd nghia Ca2Pb04 ddng vai trd la ngudn cung cap Ca ^"^ trong qua trinh hinh thanh pha sieu din Khi nhiet dd thieu ket nam trong khoang 800°C den 850°C, pha Bi-2223 tang len mot each dang ke Trong hgp chit liic nay chu yeu la pha Bi-2223 va Bi-2212 Ty phin ciia pha Bi-2223 se tang len nua khi tang thdi gian u miu Trong gian dd pha, nhan thiy ring dai thanh phan ciia hai pha Bi-2223 va Bi-2212 la dugc tich ra mot each rd rang

Khi nghien ciiu ndng dd Pb^"^ thay the cho Bi^"^ trong hgp chat Bi-2212,

ty sd Bi/Pb dugc xac dinh bang EPMA la phu hgp vdi ke't qua xac dinh bang phd Raman Gidi ban hoa tan cua Pb trong hgp chit sieu din xac dinh dugc la 0,35± 0,03 Gia tri nay la hoan toan pbii hgp vdi cac tie gia [11] xac dinh bing EPMA Khi phan tfch ICP cac tac gia [29] ciing da xac dinh dugc ndng

dd Pb tdi uu la 0,35 Nhu vay cd the thiy vdi Xpb =0,35 la gia tri thfch hgp nhit khi thay the" cho Bi trong he BSCCO de miu cd chat lugng cao (khi cac dieu kien khac d che' do tdi uu)

Khi ndng do Pb^"^ thay the' cho Bi^"^ tang len (qua gidi ban boa tan), se cd cac pha khac xuit hien trd lai Khi 0,6 < Xp^ < 0,8, trong mSu pha 2223 cung tdn tai cac pha 2201 va 2212 Vdi ndng do Pb^"^ tang len den Xp^ > 0,9, pha

2223 se thanh pha 2212 va pha khdng sieu din (CaSr)2Pb04

Tdm lai, viec thay the Pb^"" cho Bi^-" trong he BSCCO da lam de dang qua trinh hinh thanh pha, dac biet la ddi vdi pha Bi-2223 Song dieu cin chii y

« la Pb^"^ ludn cd xu hudng bi dxy hda de trd thanh cac pha giau Pb nhu (Sro.5Cao33Cuo.n)2 (Pbo.8Bio.2)04.8 hoac pha (CaSr)2Pb04 Viec mit PbO trong qua trinh dxy hda da quan sat dugc do giam trgng lugng cua miu vdi thdi gian

ii d nhiet do cao do su phan buy ciia (Sro.5Cao.33Cuo ,7)2 (Pbo.gBio 2)04.5 Nhu vay, trong be BSCCO, gidi ban hda tan khi thay the Pb^"^ cho Bi^"^ cho cac pha

cd gia tri xip xi bang nhau Ddi vdi pha 2212, Xp^^ 0,35±0,03, pha 2223, Xpb = 0,35 va pha 2201 vdi Xp^ ^ 0,40 [29] Su cd mat cua Pb da lam tang gidi ban boa tan trong he Pha (Sro.5Cao33Cuo i7)2(Pbo8Bio.2)04.5 va pha (CaSr)2Pb04

la hai thanh phan chinh sinh ra su tinh the hoa tbii cap ciia ba loai pha long khac nhau Tit ca cac pha ciing phan anh thanh phin cua chat long vdi nhiet

do thieu ke't tuong ling Tai nhiet do nay chinh chit long da thiic diy qua trinh hinh thanh pha Ddi vdi pha Bi-2223, trong viing ndng do 0,60 < Xp^ < 0,80 cdn tdn tai pha Bi-2201 (dang le la pha Bi-2212) Dieu nay lam thay ddi thanh phin hoa hgc thuc te cac nguyen tir Sr va Ca tao nen ciu tnic tinh the pha Bi-2223 Mac dii cd thay ddi ciia cac nguyen tir nhung nhiet do chuyen pha sieu din cua miu hiu nhu khdng doi (T^ ^^^l 15 ±1,5 K) Day cd the do thie'u hut cac ion Sr va Ca trong thanh phin boa hgc cua cau tnic tinh th^ Nhu vay cac ion Sr va Ca trong pha Bi-2223 boat ddng nhu cac Id trd'ng (donors)

2.4.2 Nghien citu thav the n^uven to dat hiem (RE)

Trong he hgp chat SDNDC chiia bismuth viec thay the cac nguyen td dit hiem da dugc nhieu tac gia nghien ciiu Mdt dieu dac biet la trong he SDNDC chiia bismuth la ciu tnic tinh the cua chiing bi bien dieu bit ddi xiing Chuih su bie'n dieu bat ddi xiing nay da lam phirc tap trong viec phan tich ciu true cua he S D l ^ C chiia Bi De lam rd vai trd ciia cac nguydn td dit hiem