化學(xué)方法制備YBCO涂層超導(dǎo)薄膜的研究.pdf

1、從第二代涂層超導(dǎo)帶材的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀看，我國在此方面的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其它發(fā)達(dá)國家。為了簡化第二代涂層超導(dǎo)帶材的制備過程，降低制備成本，縮短我國與發(fā)達(dá)國家差距，推進(jìn)第二代超導(dǎo)帶材的實(shí)用化進(jìn)程，本論文提出了應(yīng)用兩種非真空的化學(xué)方法——三氟乙酸鹽金屬有機(jī)物沉積方法(TFA-MOD)和超聲霧化熱分解方法(USP)直接在織構(gòu)Ag基底上沉積YBCO薄膜的研究思路。 為排除Ag基底的織構(gòu)和表面形貌等對(duì)YBCO薄膜性能的影響，深入了解MOD方法

2、的基本原理，采用TFA-MOD方法首先在SrTiO3單晶基底上沉積YBCO超導(dǎo)薄膜，研究熱處理工藝條件及膜厚對(duì)YBCO薄膜各性能的影響。最后在優(yōu)化的工藝條件下：低溫?zé)Y(jié)時(shí)，從200℃到250℃耗時(shí)600min，氣體流量0.5L/min，水浴溫度40℃；高溫?zé)Y(jié)溫度800℃，氣體流量1.0L/min，水浴溫度80℃，制備出了成分單一，良好雙軸織構(gòu)的YBCO薄膜，(102)ψ-scan的FWHM為1.02°，Tc為92K，Jc為3.8×10

3、5A/cm2。 在系統(tǒng)深入地研究了在STO單晶基底上沉積超導(dǎo)膜的基礎(chǔ)上，用MOD法在織構(gòu)Ag基底上制備YBCO薄膜，討論了不同織構(gòu)和表面狀態(tài)的Ag基底(氬氣氣氛退火的Ag基底、真空條件退火的Ag基底及冷軋Ag基底)對(duì)YBCO薄膜的成分、取向、表面形貌、超導(dǎo)電性的影響。研究發(fā)現(xiàn)在真空退火Ag基底上因受其弱織構(gòu)和表面軋痕的影響，很難制備出性能良好的YBCO超導(dǎo)薄膜。在具有較強(qiáng){110}<110>織構(gòu)的氬氣退火的Ag基底上獲得了較好的

4、雙軸織構(gòu)和較高臨界電流密度的YBCO薄膜。因冷軋Ag基底在薄膜退火過程中才形成利于YBCO薄膜外延生長的再結(jié)晶退火織構(gòu)，所以在其上沉積的YBCO薄膜織構(gòu)沒有在氬氣退火Ag基底上的強(qiáng)，但薄膜的表面平整，連接性大大好于在氬氣退火Ag基底上的YBCO薄膜，因此臨界電流密度也較高，Jc為1.5×104A/cm2。 探索用另外一種化學(xué)方法——超聲霧化熱分解方法制備YBCO超導(dǎo)薄膜，根據(jù)該方法的基本原理，設(shè)計(jì)制作了超聲霧化熱分解方法鍍膜的實(shí)

5、驗(yàn)裝置，并用該裝置在{110}<110>織構(gòu)Ag基底上沉積YBCO薄膜。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)由于三種硝酸鹽的分解溫度不同(在沉積過程中它們的分解不同步發(fā)生)，導(dǎo)致了薄膜中Cu的比例比金屬前驅(qū)溶液中Cu的比例高很多，所以需減少金屬前驅(qū)液中Cu2+的比例和調(diào)整金屬離子總濃度，并選擇適當(dāng)?shù)妮d氣流量在一定的沉積溫度下才能制備出成分單一的YBCO薄膜。為了阻止Ag在高溫下的揮發(fā)和向YBCO薄膜中的擴(kuò)散，提出了高低溫兩步沉積的鍍膜方案，降低了薄膜中Ag的含量，