溶液沉積平整化法優(yōu)化金屬基帶表面平整度的工藝研究.pdf

1、YBa2Cu3O7-x(YBCO)高溫超導帶材具有不可逆場高、載流能力強、微波阻抗低等諸多優(yōu)點，在強電領域和弱電領域均有廣泛應用。一般來說，在金屬基底上沉積YBCO薄膜需要首先制備一層具有雙軸織構的緩沖層來為YBCO薄膜的外延生長提供種子層并且阻擋 YBCO和金屬基底之間的原子互擴散。離子束輔助沉積(IBAD)和傾斜基片沉積(ISD)是當今最流行的兩種在無織構的柔性哈氏合金基底上沉積具有雙軸織構的緩沖層薄膜的技術，然而哈氏合金基底的表面

2、通常都不夠平坦，這就需要對其進行拋光處理。與傳統(tǒng)的拋光工藝相比，本論文使用的溶液沉積平整化(SDP)方法成本低廉、設備簡單、工藝便捷、材料利用率高、可制備長帶材，非常適合工業(yè)生產(chǎn)。而且由于薄膜結晶過程中不可控的晶粒生長會導致緩沖層的表面粗糙度增大，所以本論文基于SDP法在哈氏合金基帶表面開展了制備非晶薄膜以降低其表面粗糙度的工藝研究。
　　首先根據(jù)文獻報道，我們選取并配制了三種不同的前驅(qū)體溶液：氧化釔前驅(qū)液、釔鋁混合氧化物(YAl

3、O)前驅(qū)液、二氧化硅前驅(qū)液，通過對三種不同體系前驅(qū)液的配置方法進行優(yōu)化，提高前驅(qū)液的穩(wěn)定性。隨后詳細地研究了SDP工藝中前驅(qū)液濃度和熱處理溫度對薄膜表面粗糙度和形貌、結晶情況以及薄膜厚度的綜合影響，通過優(yōu)化這兩個重要的工藝參數(shù)，繼續(xù)研究非晶薄膜層數(shù)對最終薄膜表面粗糙度和形貌的影響。最終得到了一系列表面平坦、無裂紋的符合離子束輔助沉積和傾斜基片沉積技術標準的非晶薄膜及其制備工藝參數(shù)，并且制備了表面均方根粗糙度分別為1.075nm（Y2O3

4、薄膜）、1.243nm（YAlO薄膜）和1.417nm（SiO2薄膜）的最優(yōu)非晶薄膜。
　　另外討論了SDP法制備的緩沖層對YBCO涂層導體性能的影響，在鋁酸鑭單晶基片上制備一層Y2O3非晶薄膜可改善基片表面平整度，優(yōu)化后續(xù)YBCO超導薄膜的取向生長，并將 YBCO超導薄膜的臨界電流密度從2.2MA/cm2提高到2.4MA/cm2。使用離子束輔助沉積工藝在YAlO非晶薄膜上成功制備了純c軸取向的MgO薄膜；使用傾斜基片沉積工藝在Y