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(dǎo)帶材具有不可逆場(chǎng)高、載流能力強(qiáng)、微波阻抗低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在強(qiáng)電領(lǐng)域和弱電領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，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(gòu)的緩沖層來(lái)為YBCO薄膜的外延生長(zhǎng)提供種子層并且阻擋 YBCO和金屬基底之間的原子互擴(kuò)散。離子束輔助沉積(IBAD)和傾斜基片沉積(ISD)是當(dāng)今最流行的兩種在無(wú)織構(gòu)的柔性哈氏合金基底上沉積具有雙軸織構(gòu)的緩沖層薄膜的技術(shù)，然而哈氏合金基底的表面

2、通常都不夠平坦，這就需要對(duì)其進(jìn)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(shè)備簡(jiǎn)單、工藝便捷、材料利用率高、可制備長(zhǎng)帶材，非常適合工業(yè)生產(chǎn)。而且由于薄膜結(jié)晶過(guò)程中不可控的晶粒生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)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(kāi)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(xiàn)報(bào)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(guò)對(duì)三種不同體系前驅(qū)液的配置方法進(jìn)行優(yōu)化，提高前驅(qū)液的穩(wěn)定性。隨后詳細(xì)地研究了SDP工藝中前驅(qū)液濃度和熱處理溫度對(duì)薄膜表面粗糙度和形貌、結(jié)晶情況以及薄膜厚度的綜合影響，通過(guò)優(yōu)化這兩個(gè)重要的工藝參數(shù)，繼續(xù)研究非晶薄膜層數(shù)對(duì)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(wú)裂紋的符合離子束輔助沉積和傾斜基片沉積技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)YBCO涂層導(dǎo)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(dǎo)薄膜的取向生長(zhǎng)，并將 YBCO超導(dǎo)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