اثر آلايش عناصر خاكي نادر سبك در ابررساناهاي دماي بالاي 123

Effect of light rare earth doping in 123 high temperature supercoductors

نمونه هاي بسبلوري Gd(Ba2-xNdx)Cu3O7+δ{Gd(BaNd)123} , Gd(Ba2-xLax)Cu3O7+δ{Gd(BaLa)123} , Nd(Ba2-xPrx) Cu3O7+δ{Nd(BaPr)123} با مقادير آلايش 0.0≤ X ≤ 0.8 به روش واكنش حالت جامد ساخته شده است. طيفهاي XRD تركيبات ساخته شده نشان مي دهد كه تمامي نمونه هاي Gd(BaLa)123 تك فاز 123 هستند, اما در تركيبات Nd(BaPr)123 و Gd(BaNd)123 وجود ناخالصي به ازاي x=0.8 كاملا مشهود است. حد حل پذيري در نمونه هاي Gd(BaNd)123 و Gd(BaNd)123 و Nd(BaPr)123 به ترتيب تقريبا برابر با 0.6, 0.55, 1.1 تخمين زده شد. اندازه گيري مقاومت الكتريكي نمونه ها نشان مي دهد كه افزايش آلايشها باعث كاهش دماي گذار و افزايش مقاومت مي شود كه اين تغييرات با آلايش Pr بيشتر از Nd و La است. بررسي حالت هنجار مقاومت الكتريكي نشان مي دهد كه در نمونه هاي عايق سازوكار رسانش 3D-VRH است. پهن شدگي منحني مقاومت در حضور ميدان مغناطيسي با مدلهاي AH , TAFC بررسي شد. نتايج نشان مي دهد كه انرژي ميخكوبي و زوج شدگي پيوندگاههاي جوزفسون به صورت رابطه تواني با افزايش ميدان كاهش مي يابد. همچنين اين مقادير با افزايش آلايش كاهش مي يابند. آلايش Pr در ايجاد مقاومت مغناطيسي موثرتر از Nd و La است.

We have studied the structural and electrical properties of Gd(Ba2-xLax)Cu3O7+δ [Gd(BaLa)123], Gd(Ba2-xNdx)Cu3O7+δ [Gd(BaNd)123], and Nd(Ba2-xPrx)Cu3O7+δ [Nd(BaPr)123] compounds with 0.0≤x≤0.8 prepared by the standard solid-state reaction. The XRD patterns show that all of the samples with x≤0.5 are isosructure 123 phase, but in Gd(BaNd)123 and Nd(BaPr)123 there are several impurity peaks in the XRD patterns for x≥0.6. We estimated the xcsolubility=1.1, 0.6 and 0.55 in Gd(BaLa)123, Nd(BaPr)123, and Gd(BaNd)123, respectively. The resistivity increases with the increase of doping. The decrease of Tc with the increase of Pr doping is faster than Nd and La doping. The normal-state resistivity is fitted for two and three dimensional variable range hopping (2D&3D-VRH) and Coulomb gap (CG) regimes, separately. Our results indicate that the dominant mechanism for x≥xcSIT is 3D-VRH. The broadening of magnetoresistance have been investigated by TAFC and AH models. The pinning energy and Josephson coupling energy, decrease with the increase of applied magnetic field as U~H-β, these values also decrease with doping concentration Pr is more effective than Nd and La.