液相源金屬有機(jī)物化學(xué)氣相法制備YBCO高溫超導(dǎo)薄膜.pdf

1、YBa2Cu3O7-δ高溫超導(dǎo)材料在超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、強(qiáng)場磁體、限流器、儲(chǔ)能系統(tǒng)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。但是直接在柔性的金屬Ni基帶上制備YBCO涂層導(dǎo)體難度很大，主要是薄膜的快速制備、晶格失配以及離子擴(kuò)散等問題都有待研究并解決。
　　本論文基于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)在 LaAlO3單晶以及雙軸織構(gòu)的鎳鎢合金（Ni-5％W/Y2O3/YSZ/CeO2）基帶上生長YBCO超導(dǎo)薄膜。自行設(shè)計(jì)和搭建了MOCVD實(shí)驗(yàn)系

2、統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)在單晶基底上制備YBCO薄膜的生長工藝、結(jié)構(gòu)做了系統(tǒng)的研究，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)在金屬基底上制備YBCO涂層導(dǎo)體做了初步的探索性研究，為后期超導(dǎo)帶材的快速制備打下了基礎(chǔ)。主要內(nèi)容如下：
　　1.設(shè)計(jì)并搭建了實(shí)驗(yàn)用的MOCVD系統(tǒng)，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。
　　（1）設(shè)計(jì)了一套適合液相金屬有機(jī)源進(jìn)液并進(jìn)行閃蒸的系統(tǒng)，通過使用開有微孔的毛細(xì)管，將氣體與金屬有機(jī)源液體混合，保證了連續(xù)穩(wěn)定的金屬有機(jī)源輸運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)

3、的穩(wěn)定性，為后期工業(yè)化生產(chǎn)研究打下基礎(chǔ)。
　?。?）對(duì)不同反應(yīng)室噴口設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過改進(jìn)系統(tǒng)氣流控制系統(tǒng)，使得基底上方的氣流速度減慢并容易得到控制。在LAO的單晶基底上制備出了完全c軸取向的YBCO外延薄膜。其薄膜表面均勻，致密，晶粒之間連續(xù)性好，測(cè)得臨界電流密度Jc為0.2MA/cm2。
　　2.在LaAlO3單晶基底上生長YBCO外延薄膜，研究了工藝參數(shù)（溫度、總壓強(qiáng)、氧分壓）對(duì)YBCO薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌以

4、及成分比例的影響，并優(yōu)化了生長工藝。獲得了完全c軸取向YBCO薄膜，面外半高寬為0.4°，薄膜表面晶粒連續(xù)、均勻，其臨界電流密度達(dá)到了0.6 MA/cm2。
　　3.在多層過渡層結(jié)構(gòu)的Ni-5%W/Y2O3/YSZ/CeO2基底上研究制備YBCO涂層導(dǎo)體。研究了過渡層中CeO2層的面外取向?qū)BCO薄膜結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)面外半高寬越小，獲得的YBCO涂層導(dǎo)體結(jié)構(gòu)越好。在CeO2層半高寬為5.5°時(shí)獲得（005）峰半高寬僅為3.5°的