1. การเจืออินเดียมสงผลกระทบตอสมบัติของสารประกอบ
ตัวนํายวดยิง YBa2Cu3Oy ที่ไดจากการเผาและฟลมบาง
่
(Effects of indium doping on the superconducting properties of YBa2Cu3Oy
sintered compounds and thin films)
นางสาวหทัยทิพย วงคมามี รหัสนักศึกษา 07500287

2. จุดประสงค
ศึกษาการเจือ In2O3 วามีผลกระทบตอสมบัติของสาร
ตัวนํายวดยิ่ง YBCO อยางไร เพื่อใชในการหาสารใหมๆ มาใช
เปน APC ทําใหเกิดฟลมบางที่มีคากระแสวิกฤตสูง

3. ขอบเขตการนําเสนอ
• บทนํา
• การทดลอง
• ผลและการอภิปราย
• สรุป

4. บทนํา

5. การเพิ่มคากระแสวิกฤต (Jc) ใหกบสารตัวนํายวดยิ่ง REBa2C3Oy
ั
(REBCO,RE123) นั้นมีความสําคัญในการนําเม็ดสารและฟลมบางไป
ประยุกตใชในการทําแมเหล็กถาวรที่มีความเขมสูง
มีรายงานอยูสองถึงสามฉบับไดรายงานเรื่องการเจืออินเดียมลงในสาร
ตัวนํายวดยิ่ง REBCO แตยังไมพบการรายงานเรื่องการเติม In2O3 ลงในสาร
ตัวนํายวดยิ่งหรือการเจืออินเดียมลงในฟลมบาง REBCO จึงมีการทดลองเพิ่ม

ขึ้นมากับสารตัวอยางที่ไดจากการเผาคือมีการศึกษาผลกระทบของการเติม
In2O3 ลงในฟลมบางโดยใชเทคนิค pulsed-laser deposited YBCO (PLD-
YBCO)

6. การทดลอง

7. ทดลองโดยเตรียมสารตัวอยาง 2 ชนิด
ชนิดที่ 1 : YBa2Cu3-xInxOy (YBCIO)
ชนิดที่ 2 : Yba2Cu3Oy (YBCO,Y123)
แบบที่ 1 การเตรียมโดยการเผา
แบบที่ 2 การเตรียมฟลมบาง


8. ชนิดที่ 1 : การเตรียมสารตัวอยาง YBa2Cu3-xInxOy (YBCIO)
Y2O3 (99.9%), BaCO3 (99.95%), CuO (99.99%) ,In2O3(99.999%)
นํามาบดและเผาที่ 1173 K เวลา 12 ชั่วโมง
ทําซ้ําอีกครั้ง
นําผง YBCIO ที่ไดมาอัดเปนเม็ดแลวเผาที่ 1233 K เปนเวลา 12 ชั่วโมงในอากาศ
ทําซ้ําอีกครั้ง

9. ชนิดที่ 2 : การเตรียมสารตัวอยาง Yba2Cu3Oy (YBCO,Y123)
ที่มีการเจือ In2O3
เติม In2O3 ลงไปใน YBCO ในจํานวน 2% ถึง 30 % โดยปริมาตร
เผาที่ 1233 K
ผง YBCO ที่ไดนําไปบดและอัดเม็ดแลวเผาที่ 1233 K
ในอากาศเปนเวลา 12 ชั่วโมง
นําไปแอนนีลที่ 1183 K โดยมีการผานกาซออกซิเจนดวยเปนเวลา 12 ชั่วโมง

10. ชนิดที่ 2 (ตอ)
ทําใหเย็นตัวลงมาที่ 773 K และทําใหอุณหภูมิคงที่เปนเวลา 12 ชั่วโมง
ปลอยใหสารเย็นตัวลงภายในเตาจนถึงอุณหภูมิหอง

11. ขั้นตอนการเตรียมฟลมบาง
การเตรียมฟลมบางทีมีการเจือ In2O3 ลงใน YBCO และฟลมบาง YBCIO
 ่
ใชเทคนิค pulsed laser deposition (PLD)
ทําการวิเคราะหสารตัวอยาง
สารตัวอยางทไดนําไปศึกษาสภาพความตานทานไฟฟา
ี่
โดยใชเทคนิคสี่ขั้วมาตรฐาน

12. หาคากระแสวิกฤติ (Jc) ที่อุณหภูมิ 77 K คํานวณจากกราฟ B,M ไดจาก
superconducting quantum interference device
(SQUID)
X-ray diffractometry (XRD)
scanning electron microscopy (SEM)
energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX)

13. ผลและการอภิปราย

14. YBCO YBCIO
รูป 1. แสดงคาอุณหภูมิวิกฤต (Tc) ที่ขึ้นอยูกับ (a.) การเติมสารประกอบ In2O3
(b.) การเติมอินเดียมปริมาณ x สําหรับการเผาสารตัวอยาง

15. Ba3Cu3In4O12
Y2BaCuOy (Y211)
YBCO
2θ ~ 29.55
รูป 2. XRD 2θ spectra สําหรับการเผาสารตัวอยาง (a.) สารตัวอยางที่มีการเจือ
In2O3 ลงใน YBCO เปนจํานวน 7.8% โดยปริมาตร (b.) YBCIO (x = 0.3)
และ(c.) สาร YBCO บริสุทธิ์

16. Y211 (Y2BaCuOy)
In2O3 YBCO Ba3Cu3In4O12

17. รูป 3. แสดงพื้นผิวจาก SEM ของการเติมอินเดียมในสารตัวอยางการเผา (a.) การเจือ In2O3
ใน YBCO 2.1%โดยปริมาตร (b.) การเจือ In2O3 ในYBCO 9.5% โดยปริมาตร
(c.) YBCIO (x = 0.1) และ (d.) YBCIO (x = 0.3) ผลึกสี่เหลี่ยมแสดงใหเห็นดวยลูกศรมี
การวิเคราะหโดย EXD

18. 2.1 % โดยปริมาตร 9.5 % โดยปริมาตร
Ba : Cu : In : Y = 3.0 : 2.9 : 3.3 : 0.15
ซึ่งสอดคลองกับอัตราสวนอะตอมของสาร Ba3Cu3In4O12

19. X = 0.1 X = 0.3
ขนาดเกรนของสารตัวอยาง YBCIO มีขนาดลดลงเมื่อคา x เพิ่มขึ้น
ไมพบเกรนทีมีรูปเปนสี่เหลี่ยมลูกบาศกในสารตัวอยาง YBCIO
่

20. รูป 4. แสดงคากระแสวิกฤต (Jc) ที่ 77 K ในสาร x ที่ Jc(0.1 T) และ Jc(0)

21. รูป 5. แสดงคาอุณหภูมิวิกฤต (Tc) กับ (a.) ปริมาณการเจือ In2O3
ลง ใน YBCO ที่ใชเปนเปาทําฟลมบาง (b.) ปริมาณอินเดียมที่เติม
ใน YBCIO ที่ใชเปนเปาทําฟลมบาง

22. สรุป

23. การเตรียมสารจากการเผา
สารตัวอยางทีมีการเจือ In2O3 ลงใน YBCO กับสารตัวอยาง YBCIO มีคา
่
อุณหภูมิวิกฤตสูงกวา 80 K
เมื่อมีการเติมอินเดียมเพิ่มขึนจนคา x=0.3 ทําใหคา Jc(0.1 T)/Jc(0)
้
มีคาเพิ่มขึ้นดวย

24. สารที่เตรียมโดยฟลมบาง
คาอุณหภูมิวิกฤตขึ้นกับคาการเจืออินเดียมมีลักษณะคลายกันทั้งสาร
ตัวอยางที่เปนฟลมบางกับสารที่เตรียมไดจากการเผา
เมื่อนําผลการทดลองมาเปรียบเทียบกับการทดลองที่ผานมานั้น
พบวาการเจืออินเดียมไมไดสงผลกระทบอยางรุนแรงในสารตัวนํายวด
ยิ่งยวดทําใหไดสาร APC ชนิดใหมขึ้นมา

25. คําถาม ??

26. เพิ่มเติม

27. pulsed laser deposition (PLD)

28. superconducting quantum interference device
(SQUID)

31. การตรวจสอบโครงสรางผลึกดวยเทคนิค XRD

32. เทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ ( X-ray Diffraction, XRD )
เปนเทคนิคหนึงที่ใชในการศึกษาวิเคราะหโครงสรางผลึก โดยรังสี
่
เอ็กซจะเลี้ยวเบนไปตามชองวางระหวางอะตอมภายในผลึกและจะถูก
บันทึกคา แลวทําการวิเคราะหธรรมชาติของโครงสรางผลึกนันๆ โดย
้
ระยะหางระหวางอะตอมนนสามารถคํานวณไดจากสมการของ Bragg
 ั้

33. 2d sin θ = nλ

34. เทคนิคสี่ขวมาตรฐาน
ั้

35. scanning electron microscopy (SEM)

36. หลักการทํางานของ SEM
จะประกอบดวยแหลงกําเนิดอิเล็กตรอนซึ่งทําหนาที่ผลิตอิเล็กตรอนเพื่อ
ปอนให กับระบบ โดยกลุมอิเล็กตรอนที่ไดจากแหลงกําเนิดจะถูกเรงดวย
สนามไฟฟา จากนั้นกลุมอิเล็กตรอนจะผานเลนสรวบรวมรังสี (condenser
lens) เพื่อ ทําใหกลุมอิเล็กตรอนกลายเปนลําอิเล็กตรอน ซึ่งสามารถปรับให
ขนาดของลําอิเล็กตรอนใหญหรือเล็กไดตามตองการ หากตองการภาพที่มีความ
คมชัดจะปรับใหลําอิเล็กตรอนมีขนาดเล็ก หลังจากนั้นลําอิเล็กตรอนจะถูกปรับ
ระยะโฟกัสโดยเลนสใกลวัตถุ (objective lens) ลงไปบนผิวชิ้นงานที่
ตองการศึกษา หลังจากลําอิเล็กตรอนถูกกราดลงบนชิ้นงานจะทําใหเกิด
อิเล็กตรอนทุติยภูมิ (secondary electron) ขึ้น ซึ่งสัญญาณจาก
อิเล็กตรอนทุติยภูมินี้จะถูกบันทึก และแปลงไปเปนสัญญาณทางอิเล็กทรอกนิกส
และ ถูกนําไปสรางเปนภาพบนจอโทรทัศนตอไป และสามารถบันทึกภาพจาก
หนาจอโทรทัศนไดเลย

37. energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX)