Resumen de Effect of yttrium doping on structural and electrical properties of Bi2Sr1.9Ca0.1−xYxCu2O7+δ (Bi-2202) cuprate ceramics

Yazid Boudjadja, Abderrezak Amira, Abdelmalek Saoudea, Nabil Mahamdioua, Ahmet Varilci, Cabir Terzioglu, Sevgi Polat Altintas

• español

  En este trabajo se describe el efecto del dopado con Y+3 en la estructura y las propiedades mecánicas y eléctricas de la fase Bi-2202. Las muestras de Bi2Sr1.9Ca0.1-xYxCu2O7+δ, con x=0, 0,025, 0,05, 0,075 y 0,10, se prepararon en aire por reacción en estado sólido y fueron caracterizadas por medio de difracción de rayos X (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM) combinada con espectroscopia EDS, densidad, microdureza Vickers y resistividad eléctrica. Se ha obtenido una buena correlación entre las modificaciones en densidad y microdureza inducidas por el dopado. Las micrografías han mostrado que las muestras están formadas por granos laminares, lo que es típico en los superconductores basados en Bi. El análisis cuantitativo realizado con el EDS ha confirmado la disminución en el contenido de Ca y el aumento de Y, cuando se aumenta el valor de x. Las variaciones de la resistividad eléctrica en función de la temperatura mostraron que solo las muestras con x=0,025 y 0,05 Y presentaban una transición al estado superconductor. La mayor temperatura de transición se ha obtenido en las muestras con x=0,025, alcanzando 93,62K. La transición es ancha y se realiza en 2 pasos, lo que confirma la presencia de la fase de baja Tc, Bi-2201, en las muestras. Para x=0,075 y 0,10 se observa una transición a un estado semiconductor a bajas temperaturas. Se han extraído y discutido algunos parámetros físicos relevantes de esas curvas.

• English

  In this work, we report on the effect of Y3+ doping on structural, mechanical and electrical properties of Bi-2202 phase. Samples of Bi2Sr1.9Ca0.1−xYxCu2O7+δ with x=0, 0.025, 0.05, 0.075 and 0.10 are elaborated in air by conventional solid state reaction and characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM) combined with EDS spectroscopy, density, Vickers microhardness and resistivity measurements. A good correlation between the variations of the bulk density and the Vickers microhardness with doping is obtained. The SEM photograph shows that the samples are composed of grains with a flat shape that characterizes the Bi-based cuprates. Quantitative EDS analysis confirms the reduction of Ca content and the increase of Y content when x is increased. The variation of resistivity with temperature shows that only samples with x=0, 0.025 and 0.05 present an onset transition to the superconducting state. The higher onset transition temperature is obtained for x=0.025 and is about 93.62K. The transition is wide and is realized in two steps confirming then the presence of the low Tc Bi-2201 phase in the samples. For x=0.075 and 0.10, a transition to a semiconducting state is seen at low temperatures. Some physical parameters are extracted from these curves and discussed.