Bi- Tabanlı Süperiletkenler

1988 yılında keşfedilen Bizmut tabanlı seramik süperiletken ailenin genel formülü Bi2Sr2Can-1CunOx (BSCCO) olarak belirlenmiştir, burada n= 1, 2, ve 3 olabilmektedir. BSCCO süperiletken sisteminin hangi değerlerde süperiletken olduğu n’nin aldığı değerler ile yakından ilgilidir, örneğin n=1, Bi2Sr2CuO6 (Bi-2201), yaklaşık olarak 20 K de süperiletken olabilmektedir. Benzer şekilde n=2 sistemi Bi2Sr2CaCu2O8+ (Bi-2212), ~80-94K civarında süperiletken olabilmektedir ve son olarak ailenin en yüksek Tc (~110 K) değerine sahip olan bileşiği n=3, Bi2Sr2Ca2Cu3O10+ (Bi-2223) olarak formüle edilmektedir. Kristalografik açıdan incelendiklerinde ise yapının ortorombik veya tetragonal formda bulunabildikleri ve her iki yapı için de c- ekseninin uzun olan eksen ve a- ve b- eksenlerinin de büyüklük olarak birbirlerine yakın ve küçük olan eksenler oldukları bulunmuştur,  BSCCO sistemde elektriksel iletimin Cu-O düzlemi içerisinde ve ab-eksenine paralel gerçekleştiği bilinmektedir. Bu malzemede tek kristal formunda olduğu gibi çok iyi elektriksel iletim özellikleri elde edebilmek için taneciklerin yönelimlerini kontrol etmek ve ardışık tanecikler arasındaki zayıf bağlanmayı (weak-link) iyileştirmek gerekmektedir. BSCCO ailesi içerisinde teknolojik olarak en kullanışsız olanı en düşük Tc değerine sahip olan Bi-2201’dir. Yüksek sıcaklık uygulamaları için Bi-2212 ve Bi-2223 arasında çok ciddi bir rekabet vardır çünkü her iki sistemde sıvı azot sıcaklığının üzerinde süperiletkendir.


 BSCCO süperiletken sisteminin tetragonal formda kristal yapısı, n=1, n=2 ve n=3 (soldan sağa).

Fakat bu malzemelerin dar bir banttaki termodinamik kararlılığı bazı teknolojik uygulamalarda zorlukları da beraberinde getirmektedir. Ancak Bi-2223 daha yüksek sıcaklıkta süperiletken olduğu için daha fazla tercih edilen üye olmaktadır.

Genel olarak bu malzemelerin hazırlanması klasik katıhal yöntemi ile yapılmaktadır. Fakat cam seramik yöntemi kullanılarak da kaliteli ve saf BSCCO malzemeleri üretilebilmektedir. Ayrıca, sol-jel veya ardışık-çökelme gibi kimyasal çözücü içeren teknikler kullanılarak da küçük tanecikli (nano boyuta) ve kimyasal reaksiyonu gayet iyi tamamlanmış kaliteli süperiletken BSCCO malzemeyi üretmek mümkün olabilmektedir. Bi yerine kısmi gümüş katkısı yapılarak mekanik ve elektriksel özelliklerde daha iyi sonuçlar alınabilmektedir.

Teknolojik uygulamalar söz konusu olduğunda BSCCO bazlı malzemeler üzerinde en çok çalışılan ve uygulamaya geçirilen malzemelerden birisi olarak karşımıza çıkmaktadır. İnce ve kalın film uygulamaları, magnet ve kablo uygulamaları yapılmış olup günümüzde teknolojide kullanılmaktadır. Özellikle Pb ve/veya Ag katkılı BSCCO örneklerde tanecik sınırları problemleri büyük ölçüde çözüldüğü için ince filmlerinde 106 A/cm2 mertebesinde kritik akım yoğunluğuna ulaşılabilmektedir ki bu da teknolojinin gereksinimleri şuan için sağlamaktadır. Nasıl ki YBCO malzemesi daha ziyade TSMG yöntemi kullanılarak hacimsel magnet yapımına ve uzun kaplama şerit yapına uygun ise BSCCO malzeme ise daha ziyade kilometrelerce uzun kablo, şerit ve ince filmlerden üretilmiş şerit yapımı için uygun olduğu araştırma grupları tarafından belirlenmiştir.