Microsoft Word - K.Buchkov[3. doc.doc

Препис

1 Р е ц е н з и я на дисертационен труд на Кръстьо Милчев Бучков за придобиване на образователна и научна степен доктор на тема Изследване на свръхлегираното състояние в свръхпроводима система Y(Ca)BaCuO. Рецензент: Марин Мирчев Господинов, професор, дфн, Институт по Физика на Твърдото Тяло при БАН, София. Представената ми за рецензиране дисертация на магисър по физика и редовен докторант в ИФТТ-БАН Кръстьо Милчев Бучков се състои от 92 страници, съдържа 83 фигури, 3 таблици и са цитирани 142 източника. Материалът е разделен в 5 глави. В първата глава е разгледано съвременното състояние на поставения за изследване научен проблем, а в останалите 4 глави са представени научните резултати от проведените изследвания и съответните изводи и научни приноси. Актуалност, цел и задачи на дисертационния труд Изследванията по синтезиране, изследване и приложения на ВТСП са едни от най-актуалните проблеми във физиката на кондензираната материя през последните 27 години. Предмет на изследвания в този дисертационен труд е т. нар. итриева система в която през 1987 г. беше за първи път открито свръхпроводящо състояние при температури над температурата на втечнения азот, като тази система беше и най-изследвана през тези изминали години. Субституционните ефекти оказват значително влияние върху свойствата на ВТСП и по-конкретно в тази система, поради което са обект на множество изследвания. Интерес предизвикват разнообразните ефекти вследствие на частичната субституция на Y 3+ с Ca 2+ в системата YBa 2 Cu 3 O 7-δ. Едно от основните направления, свързано със системата Y 1-x Ca x Ba 2 Cu 3 O 7-δ е изследване на фазовата диаграма на легиране. Този тип хетеровалентна субституция дава възможност за влияние върху концентрацията на носителите p в CuO 2 -равнините и за промяна на степента на легиране в системата YBa 2 Cu 3 O 7-δ, което е свързано също и с промяна на кислородното

2 съдържание. Субституцията в тази система променя също морфологията и интер-грануларните свойства, от които зависят някои транспортни свойства. Целта на дисертационния труд е изследване и анализ на ефектите на частичната субституция на Y 3+ с Ca 2+ върху свръхпроводящите (интер- и интра-грануларни) свойства на системата Y 1-x Ca x Ba 2 Cu 3 O 7-δ при различно количество субституция (x=0.025, 0.05, 0.10 и 0.20) и степен на легиране. За изпълнение на целите на дисертационния труд са поставени следните задачи: Синтез на поликристални образци от системата Y 1-x Ca x Ba 2 Cu 3 O 7-δ (x=0.025, 0.05, 0.10 и 0.20). Характеризиране на морфологията и стехиометрията на получените образци чрез структурни методи (XRD и SEM). Определяне на основни параметри и свръхпроводящи характеристики на различни състави. Направения литературен обзор и анализ на съвременното състояние на разработвания научен проблем, показват дълбокото и компететно познаване на достиженията в областта на високо температурната свърхпроводимост и по- конкретно Итриевата сестема и ефектите на субституция. Характеристика на естеството на представения материал. В този дисертационен труд са представени експериментални резултати от систематично и целенасочено проведени структурни и магнитни изследвания, чрез които са систематизирани и анализирани някои основни характеристики като: кристална структура, морфология, критична температура и степен на легиране на изследваните образци. Описаните в дисертационния труд материали са състави на системата Y 1-x Ca x Ba 2 Cu 3 O 7-δ при различен атомен процент на субституция (x=0.025, 0.05, 0.10 и 0.20) на тривалентния Y 3+ с двувалентния Ca 2+. Според специфичните разглеждания образците се обособяват в две групи: образци с различна степен на субституиране в посочения интервал и образци тип Y 0.80 Ca 0.20 Ba 2 Cu 3 O 7-δ при които е варирано кислородното съдържание. Преходите са регистрирани чрез AC магнитна възприемчивост и е определена критичната температура. Кристалната структура и фазовата чистота са изследвани с рентгенодифракционни методи. Направена също и приблизителна оценка на

3 кислородното съдържание в изследваната система. Описани са детайлите на процеса на синтезиране, както и различни подходи в зависимост от търсените модификации на образците. 3. Избрана методика на изследване. Докторанта е синтезирал обектите на изследвания по поставената цел и задачи за изпълнение. Тези обекти са характеризирани по методите на рентгено-структурен анализ. Морфологията е изследвана чрез електронномикроскопски методи. Основните физически свойства на изследваните свръхпроводящи образци са изследвани със следните експериментални методи: Измерване на намагнитването като функция на приложеното магнитно поле магнитния M(B) хистерезис, променливо-токова магнитна възприемчивост, E(J)-характеристики. 4. Характеристика на естесвото на изследванията. Проведени са изследвания на интер-грануларните свойства на Caсубституирани образци с различна степен на свръхлегираност. При голяма степен на субституция и свръхлегираност се създават S-N-S тип на интергрануларни връзки. При малка степен на субституиране или легираност се създават S-I-S тип интер-грануларни връзки. Тази промяна рефлектира сериозно върху интер-грануларния променливо-токов магнитен отклик, изследван детайлно чрез комбинирания анализ на фундаменталната и 3-та хармонична на магнитната възприемчивост. Изследванията на два субституирани образеца Y Ca Ba 2 Cu 3 O 7-δ и Y 0.80 Ca 0.20 Ba 2 Cu 3 O 7-δ показват различно поведение при вариране на честотата и амплитудата на променливото магнитно поле. Образецът Y 0.80 Ca 0.20 Ba 2 Cu 3 O 7-δ с S-N-S природа на интер-грануларните връзки има по-стабилно поведение в магнитно поле. Установено е, че при образеца Y Ca Ba 2 Cu 3 O 7-δ с малка степен на субституция и свръхлегираност с S-I-S тип на интергрануларните връзки, дисипативните процеси са по-силно изявени. 5. Научни и научно-приложни приноси. Основните научни приноси в дисертационния труд на докторант К.Бучков могат да бъдат систематизирани по следния начин:

4 Определени са параметрите на решетката на изследваните състави. Установено е, че увеличаването на процента на субституция води до промяна в орторомбичността (съотношение a/b параметри) и нарастването на c-параметъра. Чрез променливо-токова магнитна възприемчивост са определни критичините температури и съответно степента на легиране. Направен е сравнителен анализ на ефектите на субституция върху поведението на ширината на хистерезиса, повърхнинния бариер, екраниращите свойства на отделните зърна и магнитната фазова диаграма. Установено е, че при малки количества на Ca се наблюдава позитивен ефект върху пининг свойствата и най-широка хистерезисна крива. При големи количества на субституция с Ca, се наблюдава негативно влияние върху пининг свойствата, малка ширина на M(B) хистерезиса, също линията на необратимост е изместена към ниските температури. Наблюдаваните ефекти са свързани с малките размери на зърната и нехомогенно разпределение на атомите на Ca в материала. В образците с най-голяма степен на свръхлегираност е наблюдавано значително влияние на повърхнинния на Bean-Livingston, който се проявява в увеличаването на наклона на линията на необратимост и асиметричност на хистерезиса. Установено е, че малки концентрации на субституция на Ca (x=0.025) водят до подобряване на пининга, респективно на интра-грануларния критичен ток и линията на необратимост по сравнение с несубституираната YBCO система. При големи концентрации на субституция на Ca (x=0.20) и степен на легираност се променя морфологията, намаляват силата на пининг и интра-грануларния критичен ток и в тези условия действието на повърхнинния бариер става определящо. Установено е, че сегрегацията на Ca по повърхността на зърната, стимулира появата на вихрови токове в широк температурен интервал и води до значително температурно отместване на интер- и интрагрануларните преходи. Показано е преимуществото при използването на комбинирания анализ на фундаменталната и 3-та хармонична на променливо-токовата

5 магнитна възприемчивост за идентифициране на нелинейните и линейните процеси в магнитния отклик и при изследване на важни свойства на свръхпроводимите материали. 6. Личен принос на дисертанта Анализа на дисертационния труд и на публикациите на магистър К. Бучков върху които е написна дисертацията, дават основание да се приеме, че той има основна и водеща роля в тези изследвания. Получаването на обектите за изследване, определянето на структурните характеристики, проведените магнитни измервания и анализа на научните резултати, проведените магнитни измервания и интерпретацията на експерименталните резултати от тях са дело на докторанта. 7. Публикации по дисертационния труд Дисертационния труд е написан на основата на 5 публикувани работи в специализирани списания. Една от работите е глава от книга Superconductivity: Theory, Materials, and Applications, Nova Science Publishers, USA, Две от работите са отпечатани в най-реномираното списание по свръхпроводимост Physica C: Superconductivity, останалите две работи са публикувани в специализирани списания с импакт фактор. Забелязани са 6 цитирания на работите на докторанта. Една от работите, публикувана във Physica C: Superconductivity, е цитирана 4 пъти, а две от останалите цитирана по един път. Автореферата е направен съгласно ЗРАС и правилника за изпълнението му. В автореферата са отразени научните приноси и основните резултати, представени в дисертационния труд.

6 Заключение: Представеният дисертационен труд на магистър по физика Кръстьо Милчев Бучков характеризира кандидата като квалифициран специалист в областта на високотемпературната свръхпроводимост, способен за провеждане на научни изследвания на високо научно ниво в много важна и преспективна област на физиката. В заключение убедено препоръчвам на Почитаемото научно жури да присъди на магистър по физика Кръстьо Милчев Бучков научната и образователна степен доктор г. София Рецензент: Проф. дфн Марин Господинов