Doping effect on YBCO "Yttrium Barium Cupper Oxide" Superconductor Nano-Layer Prepared by Pulsed Laser Deposition / by Samar Refaat Abd El Hammed El-Dokony ; Supervisors Prof. Dr. Ahmed Asaad Ibrahim Khalil, Prof. Dr. Yehia Abd El-Hamid Badr, Prof. Dr. Mohamed Ahmad Taher Dawoud.

Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 111-117.

The study aimed to investigate the effect of doping on the properties of YBCO.
The first chapter introduces the background of superconductivity, including the
discovery of superconductivity, the physical properties of YBCO, and the convenient
substrates for high-Tc thin films.
The second chapter reviews the literature on doping effects on YBCO.
The third chapter describes the experimental techniques and instrumentation used in
the study, including the preparation of the samples, the YBCO thin film deposition
system, the pulsed laser deposition experimental aspects, and the characterization
techniques.
The fourth chapter presents the results and discussion of the study. The results show
that the Er doping level has a significant effect on the structural, morphological, and
electrical properties of YBCO thin films. The study provided new insights into the
doping effect on YBCO thin films and has implications for the development of high-
temperature superconductors. The study concluded that The phenomenon
observed in Er-doped YBCO with different concentrations for both bulk and thin
films deposited by pulsed laser deposition samples is the effect of Er doping on the
crystal structure, superconducting properties, and microstructure of the material. As
the concentration of Er increases, the position and intensity of the peaks in the XRD
patterns of the material change, indicating that the crystal structure of the material is
being affected by the presence of Er. In addition, the superconducting properties of
the material, such as the superconducting transition temperature (Tc) are also
influenced by the presence of Er.
For bulk samples, scanning electron microscopy (SEM) can be used to study the
microstructure and surface morphology of the materials. In thin film samples
deposited by pulsed laser deposition, the thin film growth and microstructure can be studied. In both cases, the presence of Er can introduce additional impurities or
defects in the material, which can affect the quality and homogeneity of the material.
The phenomenon observed in Er-doped YBCO with different concentrations for both
bulk and thin films deposited by pulsed laser deposition samples is the effect of Er
doping on the crystal structure, superconducting properties, and microstructure of the
material. These observations provide valuable insights into the impact of Er doping on
the material's properties and can aid in the development of new materials with
optimized properties.

ظهرت مادة Yttrium Barium Copper Oxide YBa2Cu3O7- (YBCO) كمادة فائقة النفاذية واعدة لمجموعة متنوعة من التطبيقات مثل الصناعة والطب والجيش والنقل وإنتاج الطاقة وأجهزة الموجات اللاسلكية السلبية والأجهزة النانومترية الخاصة بالإلكترونيات وغير ذلك الكثير، بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الروابط الضعيفة القائمة على YBCO محورًا رئيسيًا للبحث في مجال الحساسات الفائقة، مثل المغناطيسات فائقة الحساسية، نتيجة التحسينات القيمة التي يمكن أن تضيفها استخدام مواد الفائقة عالية الحرارة (HTS)، مع درجات حرارة عمل أعلى وحقول مغناطيسية حرجة، إلى البحث والجانب التجاري لهذه التقنيات. لم يتم العمل كثيرًا على دراسة تأثير الإربيوم (Er) كمادة تطعيم على خواص الطبقات السميكة والنانومترية لأغشية YBCO الفائقة النفاذية الرقيقة على قاعدة زجاج ITO.
تهدف الدراسة إلى دراسة تأثير التطعيم بالعناصر الارضية النادرة على الخواص الفائقة النفاذية لطبقات YBCO (Yttrium Barium Copper Oxide) النانومترية المحضرة بواسطة ترسيب الليزر النبضي. تم تحضير أفلام YBCO المشوبة بتراكيز مختلفة من Er لتحليل التأثير على درجة الحرارة الحرجة (Tc) وغيرها من الخواص الفيزيائية والكهربائية.
تم استخدام تقنيات تفتيت الأشعة السينية (XRD) وقياس المقاومة والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والتفريد الإلكتروني للأشعة السينية (EDX) والمجهر الذري القوة (AFM) لدراسة العينات المحضرة.
تعتمد تقنية الليزر النبضي المستخدمة في هذه الدراسة على ليزر Nd: YAG عالي الطاقة بالنانوثانية (ns) يعمل عند طول موجة 532 نانومتر ومدة نبض 8 نانوثانية ومعدل تردد 10 هرتز وقوة متوسطة 250 ميجاوات.
أظهرت النتائج أن التطعيم بالإربيوم له تأثير كبير على الخواص الفائقة النفاذية للطبقات النانومترية. تحسنت قيم Tc مع زيادة تركيز الإربيوم حتى حد معين. توفر هذه الدراسة رؤى قيمة حول تأثير التطعيم على الخواص الفائقة النفاذية لطبقات YBCO النانومترية، والتي يمكن أن تكون مفيدة لتطوير أجهزة فائقة النفاذية عالية الأداء. تعد تقنية ترسيب الليزر النبضي المستخدمة في هذه الدراسة طريقة فعالة لإنتاج طبقات YBCO النانومترية عالية الجودة بتراكيز مشوبة متحكم فيها، مما يجعلها نهجًا واعدًا للبحث المستقبلي في هذا المجال.

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.