涂層導(dǎo)體中La-,2-Zr-,2-O-,7-過渡層厚膜及超導(dǎo)層的制備研究.pdf

1、以YBa2Cu3O7-δ（YBCO）為代表的第二代高溫超導(dǎo)材料--涂層導(dǎo)體，由于具有優(yōu)越的性能而成為世界各國的研究熱點。其中，過渡層作為涂層導(dǎo)體的重要組成部分，其阻礙YBCO超導(dǎo)層與織構(gòu)Ni合金基底間離子擴(kuò)散的能力還需進(jìn)一步提高。對此，本文開展了在自制的具有高立方織構(gòu)的Ni-5at.％W（Ni5W）合金基帶上，采用化學(xué)溶液法（簡稱CSD法）制備La2Zr2O7（LZO）過渡層厚膜的研究，并用脈沖激光沉積方法（簡稱PLD法）在LZO厚膜/

2、LZO種子層/Ni5W結(jié)構(gòu)的模板上制備了具有超導(dǎo)性能的YBCO薄膜。論文獲得了以下成果。
　　 本文以乙酰丙酮鹽為前驅(qū)液溶質(zhì)，在高立方織構(gòu)的Ni5W基底上用多層涂覆燒結(jié)法結(jié)合快速一步退火工藝制備了多層LZO薄膜，獲得了制備具有銳利立方織構(gòu)LZO厚膜的最優(yōu)化退火工藝為1150℃，保溫60分鐘。采用優(yōu)化退火工藝制備的一系列LZO種子層薄膜經(jīng)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察晶粒分布均勻、呈島狀排列。在種子層上制備了雙層LZO薄膜，X射線四

3、環(huán)衍射儀檢測其（222）面Phi掃描和（400）面搖擺曲線半高寬值分別為6.37°和5.82°，顯示了很強(qiáng)的雙軸立方織構(gòu)。SEM和AFM照片觀察發(fā)現(xiàn)種子層優(yōu)化的LZO厚膜表面平整，無裂紋，這都為后續(xù)沉積YBCO提供了很好的模板。
　　 在采用激光脈沖沉積法制備YBCO超導(dǎo)層的研究中，首先在單晶上和LZO/Ni5W模板上探索了制備YBCO的工藝，得到了優(yōu)化的主要工藝參數(shù)為沉積溫度800℃、脈沖激光能量密度500mJ、脈沖頻率為3H

4、z、脈沖次數(shù)5000次。在LZO厚膜/LZO種子層/Ni5W結(jié)構(gòu)上采用優(yōu)化工藝獲得的YBCO超導(dǎo)薄膜，經(jīng)檢測成分均一，并具有很強(qiáng)的c軸織構(gòu)。SEM觀察表面較為平整，沒有出現(xiàn)明顯的裂紋。采用俄歇微探針（AES）對樣品進(jìn)行了元素深度分析，結(jié)果顯示LZO過渡層的厚度超過200nm，能有效阻止基板中金屬離子的擴(kuò)散。并且，YBCO薄膜的起始臨界轉(zhuǎn)變溫度為90.5K，臨界電流密度為0.3MA/c㎡（77K，sf），表明所制備的YBCO涂層導(dǎo)體短樣品

5、具備良好的超導(dǎo)性能。
　　 綜上，本文著眼于近幾年涂層導(dǎo)體材料的研究熱點，提出了解決單一過渡層存在問題的思路和方案。首先，采用CSD法在自制的Ni5W合金基底上獲得了種子層優(yōu)化的LZO厚膜，使LZO過渡層在厚度提高的同時，能夠起到傳遞織構(gòu)和阻止擴(kuò)散的作用。其次，在上述獲得的LZO過渡層/Ni5W基底模板上用PLD法制備出了具有良好超導(dǎo)性能的YBCO薄膜，實現(xiàn)了本實驗室自主制備涂層導(dǎo)體的全部三層結(jié)構(gòu)?；趪鴥?nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀