Estudio de interfases durante la fabricación de películas gruesas superconductoras sobre diferentes sustratos

Abstract

Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales

Se fabricó el superconductor cerámico de alta temperatura crítica del sistema ytrio-bario-cobre-oxígeno (YBCO) buscando la composición final YBa2Cu3O7-x. El material se produjo en forma de pastillas densas utilizando un tratamiento térmico de tres etapas. Las temperaturas máximas alcanzadas en cada una de ellas fueron sucesivamente 910, 915 y 920°C. Durante el descenso de temperatura de la última etapa se hizo circular oxígeno sobre las pastillas con el objeto de lograr una buena oxigenación del producto. Se realizaron observaciones con microscopio óptico y con microscopio electrónico de barrido. Se identificaron fases con rayos X y se midieron composiciones con microsonda electrónica. El producto final resultó un cerámico de mediana porosidad, con la composición buscada y con una baja proporción de impurezas. Se hicieron mediciones de resistencia eléctrica vs. temperatura en las que se observó la temperatura 'onset' de la transición superconductora a 94,7K, y el ancho de transición de 1,4K. También se hicieron mediciones de susceptibilidad magnética ac que confirmaron, en las muestras, las propiedades magnéticas del estado superconductor. Con el mismo cerámico YBCO fabricado, debidamente procesado, se preparó una pasta de consistencia adecuada y se la depositó sobre diferentes sustratos metálicos y cerámicos pintando con una espátula. Se realizaron distintos tratamientos térmicos de sinterizado sobre las probetas preparadas con el propósito de obtener películas gruesas densas de composición YBa2Cu3O7-x. Se analizaron las interfases producidas durante el sinterizado por el contacto de la película con los sustratos. Se realizaron observaciones con microscopio óptico y con microscopio electrónico de barrido. Se identificaron fases con EDAX (Energy Dispersive Analysis X-ray) y se midieron composiciones con microsonda electrónica. Se analizaron las propiedades superconductoras de las películas en base a mediciones de resistencia eléctrica vs. temperatura. Se encontró que las probetas que mejor respondieron a los requisitos mínimos necesarios para una posible aplicación tecnológica, fueron aquellas en las que se depositó la película de YBCO sobre un sustrato de alúmina sobre el que previamente se había depositado una capa delgada de plata|A high critical temperature ceramic superconductor of the yttrium-barium-copper-oxygen (YBCO) system was manufactured, aiming to achieve the final composition YBa2Cu3O7-x. Dense slabs of the material were prepared through