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Alexander Weber
Transportuntersuchungen an Korngrenzen in Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(7-delta)
Betreuer: Prof. Dr. Jochen Mannhart [Experimentalphysik VI]
Datum der mündlichen Prüfung: 22.06.2005
145 Seiten, deutsch , ISBN: 3-8322-4479-4
Die kritische Stromdichte eines polykristallinen Hochtemperatur-Supraleiters ist im Allgemeinen begrenzt durch sein Korngrenzennetzwerk. Sie hängt empfindlich vom mittleren Korngrenzenwinkel ab. Deswegen versucht man in den modernen Kabeltechnologien "quasi einkristalline" Schichten aus ReBa_2Cu_3O_{7-delta} (Re = Selten Erd Element) auf einem Trägermaterial abzuscheiden. Zur Herstellung solcher Kabel ist ein tief greifendes Verständnis des Ladungstransports über Korngrenzen von Nöten. Trotz einer Vielzahl von Untersuchungen sind bislang grundlegende Fragestellungen nicht hinreichend beantwortet worden. So ist das Potenzial einer Verbesserung der Transporteigenschaften einer vorhandenen Korngrenzengeometrie durch geschickte Wahl des Supraleiters bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Die an wohl definierten Korngrenzen gewonnenen Ergebnisse können dann direkt in den Herstellungsprozess supraleitender Kabel einfließen und helfen, diese zu verbessern. Das Korngrenzennetzwerk moderner Kabel aus Hochtemperatur-Supraleiter besteht aus Korngrenzen mit möglichst kleinen Korngrenzenwinkeln. Dabei ist die in diesen Technologien am häufigsten benutzte Verbindung YBa_2Cu_3O_(7-delta). Es hat sich in vorausgegangenen Arbeiten gezeigt, dass eine teilweise Substitution des Yttriums durch Kalzium sich positiv auf die Transporteigenschaften von Großwinkelkorngrenzen auswirkt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den supraleitenden Transporteigenschaften von Kleinwinkelkorngrenzen im hoch-T_c System Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(7-delta). Dabei wird zunächst an ein- und bikristallinen Modellproben systematisch der Einfluss einer homogenen Kalziumdotierung auf die kritische Stromdichte untersucht. Zum tieferen Verständnis der Mechanismen an Korngrenzen werden in einem zweiten Schritt Messverfahren zur direkten Bestimmung des Korngrenzen-Normalleitungswiderstands im gesamten Temperaturbereich vorgestellt. Im letzten Teil schließlich werden Erkenntnisse, gewonnen an YBa_2Cu_3O_(7-delta)/Y_0.7Ca_0.3Ba_2Cu_3O_(7-delta)-Multilagen auf SrTiO_3-Bikristallsubstraten, auf industriell gefertigte IBAD-Bandsupraleiter übertragen.