Effet du dopage sur la modulation de structure des matériaux supraconducteurs à haute température critique à base de bismuth

Abstract

In this thesis, we had prepared two series of Bi-Based superconductors samples (La series and Sm series) by two different methods and studied the effect of doping on their modulation and physical properties. In the first series labeled La series (Bi2Sr2-xLaxCaCu2O8+) prepared by the conventional solid state reaction, the increase of La doping favors the purification of samples, reduces the cell parameters and increases the incommensurate modulation vector. The increase of oxygen concentration in case of x0.3 of Lanthanum leads to a transformation of crystal system from the orthorhombic to tetragonal system. For Sm series (Bi2-xSmxSr2CaCu2O8+), prepared by Pechini type solgel method it was revealed that the FTIR analysis showed that all the samples are free of organic elements after sintering step. The XRD analysis proved that Sm samples crystallized in the Bi-2212 phase with a little presence of the Bi-2201 and Bi-2223 phases in the Sm05 sample (x0.05). The cell parameters decreased with the Sm doping. This later led to the transformation of the structure into a pseudo-tetragonal structure in the case of the Sm10 sample (x0.10). The modulation was incommensurate and increased with Sm content. The crystallites size was nanometric. SEM analysis showed a well-connected plate-shaped grains. The electrical resistivity study showed that the transition to the superconductor state for all samples. The Bi-2223 phase appeared in Sm05 caused a double transition in the tail part of resistivity curve. The critical temperature Tc decreased with the Sm doping, whereas the activation energy U0 increased. The magneto-resistivity measurements showed that a 0.7 tesla applied magnetic field leads to a decrease of both Tc and U0. في هذه الأطروحة، قمنا بتحضير مجموعتين من العينات المنتمية لعائلة النواقل الفائقة ( المجموعة La والمجموعة Sm) بطريقتين مختلفتين ودراسة فعل التطعيم على تموج البنية البلورية من جهة وعلى الخصائص الفيزيائية من جهة أخرى. في المجموعة الأولى التي سميناها المجموعة La (Bi2Sr2-xLaxCaCu2O8+) التي حضرت بطريقة التفاعل في الحالة الصلبة التقليدية، تبين أن زيادة التطعيم بعنصر اللونتانيوم حفز عملية تطهير العينات من العناصر العضوية و قلل كل من ثوابت الخلية الاساسية و تموج البنية البلورية. تبين أيضا أن زيادة الأوكسجين في حالة العينة أين x0.3 عمل على تغيير البنية البلورية من النظام المعيني القائم إلى النظام الرباعي. بالنسبة لمجموعة عينات التي سميناها مجموعة Sm (Bi2-xSmxSr2CaCu2O8+) والتي حضرت بطريقة بيتشيني وهي أحد أنواع طريقة محلول-هلام فقد بينت نتائج مطيافية الاشعة تحت الحمراء أن كل العينات النهائية كانت خالية من المركبات العضوية بعد مرحلة التلبيد. نتائج انعراج الاشعة السينية (XRD) أثبتت أن كل عينات هذه المجموعة تبلورت في الطور Bi-2212 مع وجود لآثار من الطورين Bi-2201 و Bi-2223 وتحديدا في العينة Sm05 (x0.05) . بالإظافة إلى أن ثوابت الخلية الاساسية تناقصت مع زيادة نسبة التطعيم بعنصر السماريوم. هذا التناقص أدى إلى تغير النظام البلوري للعينة من المعيني القائم إلى النظام شبه الرباعي وتحديدا في حالة العينة Sm10 (x0.10). بينت أيضا نتائج التحسين أن التموج في البنية تزايد مع تزايد نسبة التطعيم أن الحجم التقديري للحبيبات كان في السلم النانوي. صور المجهر الالكتروني الماسح (SEM) أظهرت أن هناك تلاحما جيدا بين الحبيبات المسطحة الشكل. دراسة نتائج قياسات المقاومة النوعية للعينات بدلالة درجة الحرارة بينت أن كل العينات تتميز بالانتقال إلى الحالة فائقة الناقلية. تواجد الطور Bi-2223 في العينة Sm05 سبب انتقال مزدوج نحو الحالة فائقة الناقلية. بالنسبة لدرجة الحرارة الحرجة (Tc) فقد تناقصت مع زيادة التطعيم بالساماريوم في حين تزايدت طاقة التنشيط U0. قياسات المقاومة النوعية تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي قدره 0.7Tesla أدى إلى تناقص كل من درجة الحرارة الحرجة Tc والطاقة U0 .