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Rainer Robert Martin Held

• Korngrenzen führen mit steigendem Missorientierungswinkel zu einer starken Reduktion der kritischen Stromdichte von Hochtemperatursupraleitern. Bei der Herstellung moderner Bandsupraleiter werden deshalb aufwändige und teure Verfahren angewendet, um scharfe in-plane sowie out-of-plane-Texturen der polykristallinen Bandsupraleiterschichten zu erzeugen. In dieser Dissertation werden Messungen der kritischen Stromdichte verschiedener Korngrenzentypen präsentiert, die zeigen, dass out-of-plane-Korngrenzen die kritische Stromdichte sowohl im Eigenfeld als auch in externen Magnetfeldern wesentlich weniger stark reduzieren als bislang vermutet. In einer zusätzlich durchgeführten Analyse der Korngrenzen wurden dabei Hinweise auf eine mikrostrukturelle Ursache der hohen kritischen Stromdichten gefunden. Die hohen kritischen Stromdichten der out-of-plane-Korngrenzen sollten bei der Bandsupraleiterherstellung eine Reduktion der out-of-plane-Kornausrichtung und damit eine KostensenkungKorngrenzen führen mit steigendem Missorientierungswinkel zu einer starken Reduktion der kritischen Stromdichte von Hochtemperatursupraleitern. Bei der Herstellung moderner Bandsupraleiter werden deshalb aufwändige und teure Verfahren angewendet, um scharfe in-plane sowie out-of-plane-Texturen der polykristallinen Bandsupraleiterschichten zu erzeugen. In dieser Dissertation werden Messungen der kritischen Stromdichte verschiedener Korngrenzentypen präsentiert, die zeigen, dass out-of-plane-Korngrenzen die kritische Stromdichte sowohl im Eigenfeld als auch in externen Magnetfeldern wesentlich weniger stark reduzieren als bislang vermutet. In einer zusätzlich durchgeführten Analyse der Korngrenzen wurden dabei Hinweise auf eine mikrostrukturelle Ursache der hohen kritischen Stromdichten gefunden. Die hohen kritischen Stromdichten der out-of-plane-Korngrenzen sollten bei der Bandsupraleiterherstellung eine Reduktion der out-of-plane-Kornausrichtung und damit eine Kostensenkung ermöglichen. In der Arbeit werden außerdem Ergebnisse einer Industriekooperation mit Nexans gezeigt, die belegen, dass die kritische Stromdichte metallorganisch deponierter Korngrenzen und Bandsupraleiterschichten durch selektive Calcium-Dotierung erhöht werden kann. Besonders effektiv wirkt die selektive Calcium-Dotierung dabei an Schwachstellen mit geringen Ausgangswerten der kritischen Stromdichte.…
• With increasing misorientation angle grain boundaries strongly reduce the critical current density of high temperature superconductors. For this reason costly techniques are used in production of modern Coated Conductors to induce sharp textures in the polycrystalline superconductor layers. In this dissertation measurements of the critical current density of different grain boundary types are presented showing that out-of-plane grain boundaries exhibit, also in applied magnetic fields, much higher critical current densities than expected. In further analysis of the grain boundaries indications for a microstructural reason of the high critical current densities were found. The high critical current densities of the out-of-plane grain boundaries should in fabrication of Coated Conductors allow for a relaxation of the out-of-plane grain alignment requirements and a concomitant cost reduction. In this work also results of a industrial cooperation with Nexans are presented demonstratingWith increasing misorientation angle grain boundaries strongly reduce the critical current density of high temperature superconductors. For this reason costly techniques are used in production of modern Coated Conductors to induce sharp textures in the polycrystalline superconductor layers. In this dissertation measurements of the critical current density of different grain boundary types are presented showing that out-of-plane grain boundaries exhibit, also in applied magnetic fields, much higher critical current densities than expected. In further analysis of the grain boundaries indications for a microstructural reason of the high critical current densities were found. The high critical current densities of the out-of-plane grain boundaries should in fabrication of Coated Conductors allow for a relaxation of the out-of-plane grain alignment requirements and a concomitant cost reduction. In this work also results of a industrial cooperation with Nexans are presented demonstrating that the critical current density of metal-organic deposited grain boundaries and Coated Conductor layers can be increased by selective Calcium-doping. In the experiments selective Calcium-doping most effectively increased the critical current density of weak spots.…