Studi Pengaruh Doping (Nb, I dan Mg) pada Superkonduktor FeSe dengan Variasi Temperatur Sintering Menggunakan Metode Vacuum dan Powder-In-Sealed-Tube

Abstract

Telah dilakukan penelitian superkonduktor FeSe melalui proses kompaksi dies dan proses reaksi padatan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh suhu sintering terhadap pembentukan fasa, mikrostruktur, dan sifat superkonduktor FeSe dengan penambahan doping Nb, I, dan Mg dan pengaruh variasi komposisi stoikiometri terhadap sifat struktur dan superkonduktivitas FeSe, sehingga dapat dijadikan sebagai salah satu kandidat superkonduktor berbasi besi. Bahan baku yang digunakan serbuk besi, bubuk selenium, bubuk niobium, bubuk magnesium, dan bubuk iodine. Bahan baku di giling menggunakan mortar agate selama 3 jam. Metode yang digunakan adalah metode vacuum dan Powder In Sealed Tube pada suhu sintering 745oC dan 845oC dengan kenaikan suhu 7oC/menit selama 3 jam. Karakterisasi yang digunakan adalah uji XRD untuk menganalisis pembentukan fasa, uji SEM-EDX untuk menganalisis mikrostruktur dan uji Cryogenic Magnet untuk menganalisis resistivity dan temperatur kritis. Kandidat terbaik terjadi pada suhu sintering 845˚C dengan penambahan Nb 1wt% yang memiliki fasa superkonduktor (β- FeSe) dengan fraksi volum 81% dan morfologi yang memiliki ukuran kristal yang kecil dengan kerapatan butir yang tinggi, sehingga terjadi sedikitnya porositas. Nilai Tconset sampel sebesar 14,69K dengan nilai ρonset 0,01484 Ω.cm dan nilai RRR 1,1147. Nilai Tconset ini tertinggi diantara semua sampel meskipun tidak terdapat Tczero.

Research has been carried out, superconducting FeSe through the compacting dies process and the solid reaction process. The purpose of this study is to analyze the effect of sintering temperature on the formation of phases, microstructure, and the nature of FeSe superconductors by the addition of Nb, I, and Mg doping and the effect of variations in stoichiometric composition on structural properties and FeSe superconductivity, so that they can be used as a candidate for superconducting based on Nb, I, and Mg iron. The raw materials used are iron powder, selenium powder, niobium powder, magnesium powder, and iodine powder. The raw material is ground using an agate mortar for 3 hours. The method used is the vacuum method and Powder In Sealed Tube at a sintering temperature of 745oC and 845oC with a temperature rise of 7 oC /min for 3 hours. The characterization used was XRD test to analyze phase formation, SEM-EDX test to analyze microstructure and Cryogenic Magnet test to analyze resistivity and critical temperature. The best candidate occurs at sintering temperature of 845˚C with the addition of 1wt% Nb which has a superconducting phase (β-FeSe) with 81% volume fraction and morphology which has a small crystal size with high grain density, resulting in the least porosity. The sample Tconset value of 14.69K with a value of 0.01484 Ω.cm ρonset and RRR value of 1.1147. The Tconset value is the highest among all samples even though there is no Tczero.