高分子輔助化學(xué)溶液沉積法制備REBiO-,3-新型緩沖層.pdf

1、第二代高溫超導(dǎo)帶材材料REBa2Cu3Ox(簡(jiǎn)寫成REBCO，RE為釔或鑭系元素)，由于其優(yōu)良的本征電磁特性，尤其是其在高磁場(chǎng)下優(yōu)良的載流能力，在電力系統(tǒng)中擁有廣闊的應(yīng)用前景，成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)和超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。而制備過(guò)程中直接在柔性金屬NiW基帶上制備YBCO涂層導(dǎo)體存在嚴(yán)重的晶格失配和互擴(kuò)散問(wèn)題。目前的高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體都具有襯底、緩沖層(至少一層)和REBCO超導(dǎo)涂層三層結(jié)構(gòu)。在NiW基帶襯底和REBCO超導(dǎo)薄膜之間的緩沖層材

2、料，既要充當(dāng)從NiW基帶到REBCO外延生長(zhǎng)的中間模板，又要阻擋兩種材料的相互擴(kuò)散主要是Ni和REBCO中的Cu的相互擴(kuò)散。 本論文基于涂層導(dǎo)體實(shí)用化的要求，主要研究涂層導(dǎo)體用新型緩沖層稀土鉍氧(REBiO3)的化學(xué)制備方法。為了研究此新型緩沖層的外延工藝，首先以外延性能良好、表面平整且性能相對(duì)穩(wěn)定的LaAlO3/SrTiO3單晶片為襯底，進(jìn)行研究，對(duì)材料的生長(zhǎng)工藝、結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行了較為深入的研究和探討，并開發(fā)了快速低成本的制備

3、技術(shù)；之后在NiW基帶上外延了此新型緩沖層。主要內(nèi)容如下： 1、涂層導(dǎo)體概述和制備方法，著重介紹了化學(xué)溶液沉積和外延生長(zhǎng)機(jī)理； 2、介紹了新緩沖層材料REBiO3的晶體結(jié)構(gòu)、電性質(zhì)、磁性質(zhì)和抗腐蝕性，證明此材料可以充當(dāng)涂層導(dǎo)體的緩沖層； 3、采用兩種化學(xué)溶液沉積的制備技術(shù)在單晶片LaAlO3/SrTiO3上外延新型緩沖層稀土鉍氧(REBiO3)，研究了其制備工藝，并討論了樣品性質(zhì)： (1)利用含水高分子輔

4、助化學(xué)溶液沉積(PACSD)方法沉積REBiO3薄膜，對(duì)薄膜的織構(gòu)、微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并在其上利用自行開發(fā)的基于金屬乙酸鹽的高分子輔助無(wú)氟金屬有機(jī)物沉積(MOD)技術(shù)制備了YBCO超導(dǎo)層； (2)利用無(wú)水高分子輔助化學(xué)溶液沉積方法(PACSD)沉積REBiO3薄膜，通過(guò)對(duì)比可以看出，無(wú)水方法制備的REBiO3薄膜在織構(gòu)性、致密度和平整程度方面都比含水方法的好，另外對(duì)后續(xù)的YBCO超導(dǎo)層的生長(zhǎng)誘導(dǎo)作用也比較強(qiáng)。 (3)以Dy

5、BiO3為例，分別在空氣中和普通氬氣(99.99％)中研究了REBiO3的成相工藝，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)比較了樣品的織構(gòu)和微觀形貌，判斷出兩種環(huán)境下樣品的最佳成相溫區(qū)。 4、利用無(wú)水的：PACSD法制備了傳統(tǒng)緩沖層CeO2，并通過(guò)稀土元素的摻雜提高了其臨界厚度。 5、采用無(wú)水PACSD法在Ni-5％W合金基帶上外延了REBiO3緩沖層： (1)改善和細(xì)化了原始的鎳基帶自氧化外延生長(zhǎng)織構(gòu)NiO薄層的工藝； (2