| Fecha: |
2025 |
| Resumen: |
El desenvolupament de superconductors d'alta temperatura és un dels assoliments més ambiciosos des del descobriment de la superconductivitat, fet que ha obert el gran potencial dels superconductors per contribuir als avenços tecnològics. Especialment els superconductors basats en cuprats d'alta temperatura coneguts com REBCO (REBa2Cu3O7−��, RE = elements de terres rares), en forma de recobriments, són materials àmpliament estudiats per les seves excepcionals propietats superconductores, com una alta densitat de corrent crític i camp d'irreversibilitat, que amplien les possibilitats d'aplicacions a gran escala. Tanmateix, encara cal superar alguns reptes en la fabricació d'aquestes cintes superconductores d'alt rendiment, destacant la relació cost/prestació. El nou mètode de creixement desenvolupat a l'ICMAB per a la fabricació de pel·lícules de REBCO és una tècnica ultraràpida (velocitats de creixement fins a 2000 nm/s) i econòmica que combina la Deposició per Solució Química (CSD) amb un procés de Creixement Assistit per Líquid Transitori (TLAG) fora de l'equilibri. El mètode TLAG aprofita l'alt potencial de creixement dels processos assistits per líquids i busca millorar la relació cost/prestació per fabricar cintes superconductores de REBCO. A més de reduir el cost de fabricació, millorar el rendiment dels conductors sota un camp magnètic aplicat és un aspecte clau. Recentment, està guanyant molta atenció la búsqueda d'estratègies per augmentar l'energia de condensació incrementant la densitat de portadors de càrrega per assolint l'estat de sobre-dopatge, on es pot aconseguir la densitat màxima de corrent crític. En aquest treball s'han fet esforços per abordar el repte del sobre-dopatge amb les pel·lícules TLAG-CSD mitjançant diferents mètodes d'oxigenació, modificant així l'estructura electrònica. L'estudi destaca la capacitat de les pel·lícules de REBCO crecudes per TLAG per assolir l'estat de sobredopatge, servint de base per al desenvolupament futur de conductors TLAG amb millors prestacions. Aquesta tesi també explora la microestructura generada pel creixement ultraràpid TLAG i el mecanisme d'anclatge de vòrtexs que dóna lloc a l'alta densitat de corrent crític. Les pel·lícules TLAG nanoenginyeritzades mostren un gran potencial respecte a les originals. En aquest treball hem analitzat la correlació de la microestructura amb les seves propietats físiques. El resultat principal d'aquest estudi és la comprensió del paisatge de defectes de TLAG i com cada defecte predomina en un règim específic de camp magnètic-temperatura (��−��). Aquestes resultats representen un pas endavant en la fabricació de conductors TLAG per a aplicacions de camps magnètics elevats. |
| Resumen: |
El desarrollo de superconductores de alta temperatura es uno de los logros más ambiciosos desde el descubrimiento de la superconductividad, desbloqueando el gran potencial de los superconductores para contribuir a los avances tecnológicos. Especialmente los superconductores de cupratos de alta temperatura conocidos como REBCO (REBa2Cu3O7−��, RE = elementos de tierras raras), en forma de revestimientos, son materiales muy estudiados debido a sus excepcionales propiedades superconductoras, como la alta densidad de corriente crítica y el campo de irreversibilidad, que amplían la ventana para aplicaciones a gran escala. Sin embargo, aún existen desafíos en la fabricación de cintas superconductoras, destacando la relación coste/prestación. El novedoso método de crecimiento desarrollado en ICMAB para la fabricación de películas REBCO es una técnica ultrarrápida (velocidades de crecimiento hasta 2000 nm/s) y de bajo coste que combina la Deposición por Solución Química (CSD) con un proceso de Crecimiento Asistido por Líquido Transitorio (TLAG) fuera del equilibrio. El método TLAG aprovecha el alto potencial de crecimiento de los procesos asistidos por líquidos y busca mejorar la relación coste/presetación para la fabricación de cintas superconductorsa de REBCO. Además de reducir los costes de fabricación, mejorar las presetacione de dichas cinta bajo un campo magnético aplicado es crucial. Recientemente, un enfoque que ha ganado mucha atención es la búsqueda de estrategias para aumentar la energía de condensación incrementando la densidad de portadores de carga alcanzando el estado sobredopado, donde se logra la máxima densidad de corriente crítica. En este trabajo se abordan un estudio del estado sobredopado en películas de TLAG-CSD mediante métodos de oxigenación que modifican la estructura electrónica. El estudio destaca la capacidad de las películas de REBCO TLAG para alcanzar el estado sobredopado, sentando las bases para futuros desarrollos de conductores TLAG mejorados. Esta tesis también explora la microestructura subyacente generada por el crecimiento ultrarrápido TLAG y el mecanismo de anclaje de vórtices que produce alta densidad de corriente crítica. Las películas TLAG nanoingenierizadas muestran un gran potencial comparado con las originales. En este trabajo hemos analizado la correlación de su microestructura con las propiedades físicas. El resultado principal es la comprensión del paisaje de defectos de TLAG y cómo cada defecto predomina en un régimen específico de campo magnético-temperatura (��−��). Estos resultados representan un paso importante en la fabricación de conductores TLAG para aplicaciones de campos magnéticos altos. |
| Resumen: |
The development of high-temperature superconductors is one of the most ambitious achievements since the discovery of superconductivity, unlocking the vast potential of superconductors in contributing to technological advancements. Especially the high-temperature cuprate superconductors known as REBCO (REBa2Cu3O7−��, RE = Rare Earth elements), in the form of coated conductors, are highly studied materials due to their exceptional superconducting properties, such as high critical current density and irreversibility field, which widen the window for large-scale applications of superconductors. However, there are still some challenges to overcome in the fabrication of high-performance coated conductors, amongst which the high cost/performance ratio is the prominent one. The novel growth method developed at ICMAB for the fabrication of REBCO films is an ultrafast (growth rates up to 2000 nm/s) and cost-effective technique that combines Chemical Solution Deposition (CSD) with a non-equilibrium Transient Liquid Assisted Growth (TLAG) process. The TLAG method takes advantage of the high growth rate potential of liquid-mediated growth processes and aims to improve the cost/performance ratio for fabricating REBCO-coated conductors. In addition to reducing the manufacturing cost, enhancing the performance of coated conductors under an applied magnetic field is a crucial aspect. Recently, an approach that is receiving more attention involves strategies to enhance condensation energy through the increase of charge carrier density by reaching the overdoped state in REBCO-coated conductors, where maximum critical current density can be achieved. Efforts are being made to address the challenge of overdoping in TLAG-CSD-grown films by means of different oxygenation methods and thereby modifying the electronic structure. The study highlights the ability of TLAG-grown REBCO films to achieve the overdoped state, and these findings will help lay the groundwork for future development of performance-enhanced TLAG-coated conductors. This thesis also delves into exploring the underlying microstructure generated by the ultrafast growth of TLAG and the mechanism of vortex pinning that gives rise to high critical current density. The nanoengineered TLAG films display greater potential than the pristine films, and we analyze them by correlating their microstructure with their physical properties. The primary outcome of this study is the understanding of the defect landscape of TLAG and how each defect predominates in a specific magnetic field-temperature H-T regime. These findings imply a step forward in the fabrication of TLAG-coated conductors tailored for high magnetic field applications. |
| Resumen: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Física. |
| Derechos: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Lengua: |
Anglès |
| Colección: |
Programa de Doctorat en Física |
| Documento: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Materia: |
Superconductivitat ;
Superconductivity ;
Superconductividad ;
REBCO ;
Fixació de vòrtexs ;
Vortex pinning ;
Anclaje de vórtices ;
Ciències Experimentals |
visitante ::
identificación
