Transporte de corriente mejorado en los límites de grano en superconductores de alta T (c)

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física de la materia condensada Física de la materia condensada
• La superconductividad es la superconductividad.

Sus antecedentes:

• Los superconductores policristalinos de alta temperatura de transición (alta T) exhiben densidades críticas de corriente más bajas (J) que los cristales simples, lo que limita las aplicaciones a gran escala.
• Los ángulos de desorientación de los límites de los granos degradan significativamente J ((c), y aunque la textura del grano ayuda, los problemas permanecen.
• El dopaje de calcio (Ca) en el óxido de cobre de bario yttrio (YBCO) aumenta J(c), típicamente atribuido al exceso de agujeros de Ca2+ que sustituye a Y3+.

Objetivo del estudio:

• Aclarar el mecanismo físico detrás del papel de los límites de grano y el dopaje de Ca en la mejora de J (c) en YBCO policristalino.
• Para investigar el comportamiento a escala atómica de las impurezas de calcio y las vacantes de oxígeno en los límites de los granos.

Principales métodos:

• Se emplearon cálculos a escala atómica, imágenes y espectroscopia.
• El análisis se centró en los límites de grano de YBCO y los efectos de la sustitución de Ca.

Principales resultados:

• Las regiones fronterizas de granos altamente tensas en YBCO policristalino contienen vacíos de oxígeno en exceso, lo que reduce la concentración de agujeros locales.
• Las impurezas de Ca sustituyen a Y, pero también reemplazan a Ba y Cu en las regiones fronterizas de granos tensos, aliviando el estrés.
• Esta sustitución suprime la formación de espacios vacíos de oxígeno, lo que mejora la J(c).

Conclusiones:

• La mejora de J ((c) en YBCO Ca-dopado se rige principalmente por los radios iónicos de los dopantes, que influyen en la deformación y la formación de vacíos de oxígeno en los límites de los granos.
• Los efectos de tamaño iónico son más críticos que los efectos de valencia electrónica para mejorar la J (c) en estos materiales.