超導(dǎo)帶材用雙面LaMnO3緩沖層的制備研究.pdf

1、YBa2Cu3O7-δ（YBCO）帶材具有載流水平高、不可逆場(chǎng)高、磁場(chǎng)下超導(dǎo)性能好、成本較低等優(yōu)勢(shì)，其市場(chǎng)潛力巨大。離子束輔助沉積（IBAD）是YBCO的主要技術(shù)路線之一。在 IBAD路線中，LaMnO3（LMO）緩沖層作為 YBCO超導(dǎo)薄膜的生長(zhǎng)面，對(duì)YBCO的性能起到直接的決定作用。雙面超導(dǎo)帶材能獲得單面帶材的2倍載流能力（理論上），所以其具備更好的工程應(yīng)用前景。雙面帶材需要雙面LMO為YBCO提供生長(zhǎng)面，所以雙面LMO緩沖層的制備

2、是首要克服的難題。本文以雙面homo-epi（同質(zhì)外延）MgO/IBAD-MgO/SDP（溶液沉積表面平坦化）-Y2O3/哈氏合金作為襯底，利用中頻（MF）磁控反應(yīng)濺射進(jìn)行雙面LMO緩沖層的制備研究。主要內(nèi)容如下：
　　1、對(duì)系統(tǒng)的加熱裝置進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了基帶上通電流從而基帶發(fā)熱為薄膜提供所需沉積溫度。這種加熱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、雙面溫度一致性好、成本低，所以制備雙面LMO薄膜的效果比較好。
　　2、對(duì)中頻磁控反應(yīng)濺射方法的三種電

3、源工作模式制備LMO薄膜的特性、LMO薄膜的沉積速率、LMO薄膜的成分、LMO薄膜的平整性進(jìn)行了研究，得到以下幾個(gè)結(jié)論：1）恒功率和恒流工作模式制備 LMO薄膜均有比較明顯的遲滯效應(yīng)，恒壓模式下不存在遲滯效應(yīng)，并且工作點(diǎn)比較穩(wěn)定，適合用于LMO薄膜的制備；2）中頻反應(yīng)濺射比起直流、射頻反應(yīng)濺射能獲得更高的沉積速率，LMO薄膜沉積速率可達(dá)100 nm/min以上；3）由溫度引起的LMO薄膜成分變化不明顯；4） LMO薄膜十分平整，比較致密

4、，沒(méi)有裂紋。
　　3、研究了濺射電壓、氧通量、沉積溫度、工作氣體（氬氣）氣壓、走帶角度、走帶速率對(duì)LMO薄膜織構(gòu)及表面形貌的影響，并得出了LMO薄膜的最優(yōu)生長(zhǎng)工藝。在最優(yōu)生長(zhǎng)工藝下進(jìn)行模擬雙面LMO薄膜的沉積，獲得了雙面一致性高且質(zhì)量也較高的LMO薄膜，其兩面面內(nèi)織構(gòu)均為約4.7°，面外織構(gòu)均為約2.7°，RMS（表面均方根粗糙度）均為約1.3 nm。并且 LMO薄膜在 MgO的基礎(chǔ)上能得到0.8-1.2°的面外織構(gòu)和1-2°的面